一种可远程控制的水下隔离阀系统的制作方法
【技术领域】
[0001]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系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。但是若立管或近平台处海底管道失效，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爆炸，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】
[0004]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，通过平台中控系统远程控制，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、爆炸风险。
[0005]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系统，主要由3个水下隔离阀、脐带缆和飞线、平台上部HPU(Hydraulic PressureUnit)装置三部分组成。其特征在于:
[0006]籲水下隔离阀(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，或者在液压系统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。
[0007]籲脐带缆和飞线(如图3a、3b):脐带缆内部集成4根液压管(3用I备)(31)和3根电缆(32)，飞线内部集成I根液压管(31)和I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I根脐带缆分别对3个水下隔离阀的控制。
[0008].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。
[0009]本发明的有益效果是:经现场测试，在切断液压源后1s内即可实现水下隔离阀关闭，同时在平台中控系统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，同时平台中控系统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系统在控制泄漏持续时间和泄漏率上起到了明显的效果。
[0010]该系统首次应用于国内海底管道系统中，该系统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】
[0011]图1是本发明的系统示意图；
[0012]图2是水下隔离阀结构示意图；
[0013]图3是脐带缆和飞线截面示意图；
[0014]图4是HPU设备示意图，
[0015]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】
[0016]下面结合附图对本发明进一步说明其实施方式。
[0017]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I根脐带缆(15)和3根飞线(14)连接。
[0018]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)向平台中控系统反馈水下隔离阀开关信号。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]若液压系统出现故障或有其他要求时，可将ROV扭力工具插入执行器上的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。
[0022]经现场测试，在切断液压源后1s内即可实现水下隔离阀关闭，同时平台中控系统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，同时平台中控系统可正确显示水下隔离阀开启状态。
[0023]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。
【主权项】
1.一种可远程控制的水下隔离阀系统(图1)，主要由3个液压、机械双重控制的水下隔离阀(图2a、2b)、I根脐带缆(图3a)和3根飞线(图3b)、I套液压单元设备(HPU)(图4a、4b、4c)组成，其工作原理为:通过平台中控系统远程控制，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，通过平台上中控系统远程控制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系统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??τ O
2.根据权利要求1所述的可远程控制的水下隔离阀系统，其特征在于:该系统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；若液压系统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；由于该系统使用寿命长达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，本系统中共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镑，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系统，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系统反馈开关信号，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I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I根液压管线和I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系统，其特征在于:平台上部HPU系统将脐带缆上部终端(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。
【专利摘要】一种可远程控制的水下隔离阀系统，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系统反馈阀门的开关信号，若液压系统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。该系统首次应用于国内海底管道系统中，该系统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。
【IPC分类】F16K31-12, F15B1-02, F16K37-00
【公开号】CN104633239
【申请号】CN201510060626
【发明人】侯静, 魏伟荣, 郑国良, 陈时, 梁羽, 张桂基, 杨壮春, 孙旭, 孙钦, 孙奇伟, 陈欣, 李学楠, 常世君, 黄 俊, 栗振宁, 高国强, 李涛, 王佐强, 李红, 琚选择, 陈新辽, 尹丰, 王军, 朱生东
【申请人】中海石油深海开发有限公司, 中海油研究总院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月2日