CN104633239A - 一种可远程控制的水下隔离阀*** - Google Patents
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Abstract
一种可远程控制的水下隔离阀***,主要由水下隔离阀、脐带缆和飞线、平台上部液压单元HPU(Hydraulic Pressure Unit)装置三部分组成,脐带缆和飞线将平台上部HPU与水下隔离阀执行器连接,通过脐带缆和飞线内的液压管线为执行器提供液压,操作执行器进行阀门的开关作业,同时通过脐带缆和飞线内的电缆向平台中控***反馈阀门的开关信号,若液压***出现故障或有其他要求时,可通过使用ROV扭力工具机械操作执行器,实现水下隔离阀的开关作业。该***首次应用于国内海底管道***中,该***的成功使用大大降低了平台泄漏事故风险,提高平台的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明属于海上油气开采技术领域,具体涉及一种可远程控制的水下隔离阀***。
背景技术
在采气平台的外输天然气海底管道中,由于第三方破坏或腐蚀等原因可能会造成海底管道不同程度的损坏,根据管道输送规模、输送压力及损坏程度的不同,管内气体泄漏持续时间和泄放量也会不同。为了预防海底管道损坏对平台的安全造成影响,减少环境污染,通常采取在海底管道上设置紧急关断装置,当海底管道发生损坏时,通过关闭紧急关断装置来切断管内气体来源,减少天然气的泄漏量,从而减少或避免各种不利影响。
在现有的技术中,通常在平台上部组块海底管道入口处设置紧急关断阀,这种方法不足在于:由于紧急关断阀设置在平台上部海底管道入口处,只能控制天然气进入海底管道。但是若立管或***台处海底管道失效,管内大量积存天然气泄放和空气混合后,可能会引起持续性或者或灾难性***,将会损伤平台结构安全,甚至会对平台上工作人员的生命安全造成严重威胁。
发明内容
本发明的目的是将水下隔离阀设置在海底输气管道中,并位于距离平台一定距离的海底泥面上,当海底管道或立管发生泄漏时,通过平台中控***远程控制,在很短的时间内关闭水下隔离阀,实现对平台近端立管和海底管道的隔离,控制立管或海底管道发生泄漏的事故后果,以降低泄漏引发的火灾、***风险。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样来实现的:一种可远程控制的水下隔离阀***,主要由3个水下隔离阀、脐带缆和飞线、平台上部HPU(Hydraulic Pressure Unit)装置三部分组成。其特征在于:
●水下隔离阀(如图2a、2b):水下隔离阀由水下隔离阀阀体(21)和执行器(22)组成,可通过平台上部HPU(17)提供液压或ROV扭力工具机械操作执行器,通过切断或提供液压,或者在液压***出现故障的情况下双保险的进行水下隔离阀的开关作业。由于水下隔离阀的设计寿命长达50年,为了保证使用周期内执行器可进行维保,该执行器被设计为可回收式。
●脐带缆和飞线(如图3a、3b):脐带缆内部集成4根液压管(3用1备)(31)和3根电缆(32),飞线内部集成1根液压管(31)和1根电缆(32),飞线的两端分别与脐带缆水下终端(SUTA)(16)和水下隔离阀执行器(22)的电、液接头(23、24)相连。通过脐带缆和飞线内部的液压管(31)为执行器(22)提供液压以进行水下隔离阀的开关作业,同时通过电缆(32)向平台中控反馈水下隔离阀开关信号,由此实现了仅通过1根脐带缆分别对3个水下隔离阀的控制。
●HPU装置(如图4a、4b、4c):HPU位于平台上部,主要包括控制面板(41)、蓄能器(42)、脐带缆上部终端(TUTA)(43)。平台上部带有压力的液压油进入蓄能器(42)后进入脐带缆TUTA(43),将液压油通过脐带缆内液压管(31)输送至水下隔离阀执行器(22)。控制面板(41)上设有压力表、开关按钮和指示灯。压力表可显示输入、输出液压压力,开关按钮可实现水下隔离阀的手动开关操作。
本发明的有益效果是:经现场测试,在切断液压源后10s内即可实现水下隔离阀关闭,同时在平台中控***可正确显示水下隔离阀关闭状态。重新提供液压源时,随着压力的逐渐增加,在20s内可实现水下隔离阀的开启,同时平台中控***可正确显示水下隔离阀开启状态。由此可以证明设置水下隔离阀***在控制泄漏持续时间和泄漏率上起到了明显的效果。
该***首次应用于国内海底管道***中,该***的成功使用大大降低了平台泄漏引发火灾事故的风险,提高了平台的安全可靠性。
附图说明
图1是本发明的***示意图;
图2是水下隔离阀结构示意图;
图3是脐带缆和飞线截面示意图;
图4是HPU设备示意图,
图中:(11)30寸水下隔离阀,(12)14寸水下隔离阀,(13)24寸水下隔离阀,(14)飞线,(15)脐带缆,(16)脐带缆水下终端(SUTA),(17)液压单元(HPU),(18)上部组块,(21)水下隔离阀阀体,(22)执行器,(23)液压接头,(24)电接头,(25)ROV扭力工具接入口,(31)液压管,(32)电缆,(41)控制面板,(42)蓄能器,(43)脐带缆水上终端(TUTA)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明其实施方式。
按照图1所示,HPU(17)位于平台上部组块(18),3个水下隔离阀(11、12、13)位于海底泥面,分别在3根不同管径的海底管道上。HPU(17)和3个水下隔离阀(11、12、13)之间通过1根脐带缆(15)和3根飞线(14)连接。
进行水下隔离阀开关作业时,带有一定压力的液压油进入HPU(17)内蓄能器(42)后输出,通过脐带缆水上终端TUTA(43)进入脐带缆(15)内液压管(31)。脐带缆水下终端SUTA(16)内设有4个液压接头和3个电接头,飞线(14)的一端与脐带缆水下终端SUTA(16)的电、液接头分别连接,另一端和水下隔离阀阀体(21)上方执行器(22)的液压接头(23)和电接头(24)相连,通过液压管(31)向水下隔离阀(11、12、13)提供液压源,同时通过电缆(32)向平台中控***反馈水下隔离阀开关信号。
当水下隔离阀(11、12、13)需要关闭时,由平台中控提供关闭信号,或者通过按下HPU(17)内控制面板(41)上“close”按钮停止为执行器(22)供应液压动力,失去液压源后水下隔离阀(11、12、13)关闭,控制面板(41)上“close”信号灯亮,同时阀门关闭信号通过脐带缆(15)内部电缆(32)反馈回平台中控。
当水下隔离阀((11、12、13)需要打开时,首先手动复位HPU(17)内部电磁阀,然后通过按下HPU控制面板(41)上“open”按钮为执行器提供液压动力,操作执行器(22)打开水下隔离阀,控制面板(41)上“open”信号灯亮,同时阀门开启信号通过脐带缆(15)内部电缆(32)反馈回平台中控。
若液压***出现故障或有其他要求时,可将ROV扭力工具***执行器上的ROV扭力工具接入口(25),通过扭力工具机械操作水下隔离阀开关作业。
经现场测试,在切断液压源后10s内即可实现水下隔离阀关闭,同时平台中控***可正确显示水下隔离阀关闭状态。重新提供液压源时,随着压力的逐渐增加,在20s内可实现水下隔离阀的开启,同时平台中控***可正确显示水下隔离阀开启状态。
经安全评估未设置水下隔离阀时平台可靠指标为3.734,设置水下隔离阀后平台可靠指标提高到4.322,平台失效风险降低,可靠性提高。
Claims (4)
1.一种可远程控制的水下隔离阀***(图1),主要由3个液压、机械双重控制的水下隔离阀(图2a、2b)、1根脐带缆(图3a)和3根飞线(图3b)、1套液压单元设备(HPU)(图4a、4b、4c)组成,其工作原理为:通过平台中控***远程控制,实现事故发生时立即关断水下隔离阀的目的;具体实施方式为:HPU设备放置于平台上部组块,3个水下隔离阀分别在3根管径不同的海底管道上,位于距离导管架约40m处的泥面上,水下隔离阀和HPU间通过脐带缆和飞线连接,当海底管道或立管发生泄漏时,通过平台上中控***远程控制HPU关断液压源,实现水下隔离阀关闭,事故解决后通过平台上HPU***手动控制提供液压源,打开水下隔离阀进行正常生产,同时通过脐带缆内部的电缆向平台中控反馈水下隔离阀开关状态。
2.根据权利要求1所述的可远程控制的水下隔离阀***,其特征在于:该***中使用的水下隔离阀阀体上方安装执行器,正常操作时可通过液压操作执行器实现水下隔离阀的开关作业;若液压***出现故障或有其他需要时,可通过使用ROV扭力工具操作执行器实现水下隔离阀的开关作业,实现了双重保险的水下隔离阀操作;由于该***使用寿命长达50年之久,执行器设计为可回收式,在使用期间可将执行器回收至陆地进行维保,本***中共3个水下隔离阀,分别为30英寸、14英寸和24英寸,其中30英寸水下隔离阀等级为1500磅,为亚洲尺寸最大、压力等级最高水下隔离阀,阀门和执行器总重达50吨。
3.根据权利要求1所述的可远程控制的水下隔离阀***,其特征在于:由于需要分别向3个水下隔离阀提供液压,并依靠电缆向平台中控***反馈开关信号,需要3根液压管线和3根电缆;为了减少液压管线的安装工作,将液压管线(共4根,3用1备)和电缆(共3根)集成于一体,脐带缆末端为水下终端SUTA,水下飞线内部集成1根液压管线和1根电缆,飞线的两端分别与SUTA和执行器的电、液接头连接,通过一个脐带缆水下终端SUTA分别向3个水下隔离阀提供液压并反馈信号。
4.根据权利要求1所述的可远程控制的水下隔离阀***,其特征在于:平台上部HPU***将脐带缆上部终端(TUTA)、接线箱、控制面板、蓄能器集成在一起,陆地进行测试成功后安装在平台上,减少了海上调试工作量和时间。
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