深水油气田临时水下清管球的发射、接收装置

摘要

一种深水油气田临时水下清管球的发射、接收装置，包括：收/发球筒、分别安装在收/发球筒两端的法兰和水下无潜连接器、布置在收/发球筒顶部的并按顺序驱动清管球的驱动管线，其中，收/发球筒的一端安装有一个止球器，收/发球筒的另一端与泄压装置连接，收/发球筒上安装有温度、压力监测装置；清管球的两端安装有“缓冲鼻子”，清管球在收/发球筒内的布置为“球顶球”式排布，并使驱动管线的支管的轴线位于相邻两个清管球的连接处，以实现清管球的按顺序发射和接收。本发明不仅解决了预装清管球掉落的问题；而且，还能够一次性预装多个清管球，并控制清管球按照顺序间断发射，实现了对海底管道的清洗、测径、试压、除水、干燥功能，大大地提高了工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及清管球发射、接收装置，尤其涉及一种深水油气田临时水下清管球的发射、接收装置。

背景技术

水下生产系统是深水油气田开发的基础，其是水下油气顺利输送至处理终端的保障。水下清管球发射、接收装置是水下生产系统预调试，海底管道内流体应急置换等不可或缺的设备。不同水深，不同管线材料，不同的生产要求对水下清管球发射、接收装置的设计都有很大影响。

目前，现有的一种深水清管球发射装置包括：水下发球筒，该发球筒为立式直线结构，由水下连接器实现清管球发射装置和海底管道终端(PLET)的连接。由于现有的水下清管球发射装置的清管球须预先装载到发球筒内，且发球筒是立式结构，因此，为了防止预装的清管球因为自重而掉落的现象，必须额外设计自锁装置，增加了装置的复杂性和维修概率。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种深水油气田临时水下清管球的发射、接收装置，其结构简单，操作方便，不仅能够进行收球和发球，解决了预装清管球因为自重而掉落的问题；而且，还能够一次性预装多个清管球，并控制清管球按照顺序间断发射，实现了对海底管道的清洗、测径、试压、除水、干燥功能，大大地提高了工作效率。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种深水油气田临时水下清管球的发射、接收装置，其特征在于：包括：收/发球筒、分别安装在收/发球筒两端的法兰和水下无潜连接器、均匀地布置在收/发球筒顶部的并按顺序驱动清管球的驱动管线，其中，收/发球筒的一端安装有一个止球器，收/发球筒的另一端与泄压装置连接，收/发球筒上安装有温度、压力监测装置；清管球的两端安装有“缓冲鼻子”，清管球在收/发球筒内的布置为“球顶球”式排布，并使驱动管线的支管的轴线位于相邻两个清管球的连接处，以实现清管球的按顺序发射和接收；驱动管线上还安装有保护框架。

所述收/发球筒为“L”形结构，收/发球筒上还安装有弯管。

所述驱动管线包括：一根主管和数根支管，其中，主管为水平布置，主管的端部为用来连接软管的第一热插拔接收器，支管为竖直布置，并与球筒连接，每个支管都安装有隔离阀。

所述止球器是由一根圆管和端部的圆板组成，其中，圆管的一端固定于法兰内，圆管的另一端与圆板连接。

所述保护框架为框架式结构，保护框架的上部为矩形，下部为倒三角形结构；且保护框架顶部安装有吊耳；保护框架上还安装有阳极块。

所述温度、压力监测装置及泄压装置集成在一起，温度、压力监测装置是由管道、安装在管道上的数个隔离阀、热插拔接收器、温度、压力记录仪和保护帽连接组成，其中，隔离阀为竖直布置，并由焊接管座与球筒连接，热插拔接收器固定在保护框架上。

所述隔离阀为水下球阀。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其结构简单，操作方便，不仅能够进行收球和发球，解决了预装清管球因为自重而掉落的问题；而且，还能够一次性预装多个清管球，并控制清管球按照顺序间断发射，实现了对海底管道的清洗、测径、试压、除水、干燥功能，大大地提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明驱动管线结构示意图。

图3为本发明止球器局部视图。

图4为本发明温度、压力监测和泄压装置示意图。

图5为本发明保护框架截面图。

图6为本发明三维结构示意图。

图中主要标号说明：

1-泄压管线、2-第一隔离阀、3-第二隔离阀、4-第一热插拔接收器、5-保护帽、6-第三隔离阀、7-保护框架、8-阳极、9-驱动管线、10-第四隔离阀、11-吊耳、12-第二热插拔接收器、13-法兰、14-衬板、15-第五隔离阀、16-第六隔离阀、17-第七隔离阀、18-第八隔离阀、19-第九隔离阀、20-第十隔离阀、21-收/发球筒、22-第十一隔离阀、23-弯管、24-水下无潜连接器、25-止球器。

具体实施方式

如图1—图6所示，本发明包括：收/发球筒21、分别安装在收/发球筒21两端的法兰13、水下无潜连接器24、均匀地布置在收/发球筒21顶部的按顺序驱动清管球的驱动管线9，其中，收/发球筒21的一端安装有一止球器25，收/发球筒21的另一端通过泄压管线1与泄压装置连接，收/发球筒21上安装有温度、压力监测装置；驱动管线9上安装有保护框架7。

上述收/发球筒21为“L”形结构。收/发球筒21上安装有弯管23，弯管23的作用是连接收/发球筒21和水下无潜连接器24，并实现整个收/发球装置从竖直方向向水平方向的过度。弯管23与收/发球筒21、水下无潜连接器24均为焊接连接，弯管23的曲率半径设计为5D(5倍管道外径)，目的是便于清管球顺利通过，防止卡球。

上述清管球的两端安装有“缓冲鼻子”，在收/发球筒21的内清管球之间为“球顶球”式排布，并使驱动管线的支管的轴线位于相邻两个清管球的连接处，以实现清管球的按顺序发射。

如图2所示，驱动管线9包括：一根主管和数根支管，本实施例为六根。其中，主管为水平布置，主管的端部为第二热插拔接收器12，用来连接来自支持船的软管。六根支管为竖直布置，并通过焊接管座与收/发球筒21连接，每个支管都配备有一个由水下机器人操作的隔离阀，本实施例的隔离阀分别为第五隔离阀15、第六隔离阀16、第七隔离阀17、第八隔离阀18、第九隔离阀19、第十隔离阀20；且各支管间的距离相等，相邻支管的轴线间的距离为清管球的长度。

如图3所示，止球器25是由一根圆管和端部的圆板组成，其中，圆管直径约为球筒直径的一半，圆管一端固定于法兰13内，圆管的另一端采用焊接方式与圆板连接，圆板直径稍大于清管球“缓冲鼻子”的直径。止球器25的长度由需要发射的第一个清管球对应的驱动管线9的支管位置决定，原则是止球器25的端面与驱动管线9支管的最近内壁平齐。安装止球器25的目的是预装清管球时，能够精确定位第一个清管球(装球时操作人员无法从外面看到清管球的实际位置，第一个清管球碰到止球器后无法继续前进，表明已经安装到位)，因为，后面的清管球为“球顶球”式排布，驱动管线支管距离为清管球的长度，故可以实现驱动管线支管轴心位于相邻清管器的连接处。

如图4所示，温度、压力监测装置及泄压装置集成在一起，温度、压力监测装置是由管道、安装在管道上的数个隔离阀(本实施例隔离阀分别为第三隔离阀6,第十一隔离阀22、第一热插拔接收器4、温度、压力记录仪和保护帽5连接组成，其中，隔离阀为竖直布置，并由焊接管座与球筒21连接，第一热插拔接收器4固定在保护框架7上，保护帽5在安装温度、压力记录仪之前或取出温度、压力记录仪之后插入第一热插拔接收器4安装，目的是防止杂物或海生物堵塞管路。

海底管道进行水压试验时，24小时保压时间结束后，由水下机器人在水下读取保压期间的海底管道内温度和压力曲线，确认海底管道是否泄漏；如果有需要，也可由水下机器人将温度、压力记录仪取回水面读取。

如图5所示，保护框架7为由结构圆管焊接组成的框架式结构，以保护驱动管线9及所有隔离阀在运输或安装过程中不被损坏；并为水下机器人提供抓握点，辅助水下机器人操作隔离阀；辅助本发明的装船固定；辅助本发明的吊装和下方安装。保护框架7的上部为矩形，下部为倒三角形结构，最下端两个圆管之间的角度为90度。且保护框架7的圆管通过衬板14与收/发球筒21焊接，这样一来，既提高了保护框架7与球筒21焊接处的强度，又增加了吊装的可靠性。保护框架7上还采用焊接方式安装有两个阳极块8(阳极块的个数根据项目具体要求确定)，以保证本发明的所有组件在水下作业时不会发生腐蚀，保护框架7顶部焊接有四个吊耳11，用于本发明的吊装和水下安装。

上述所有隔离阀为水下球阀。

如图1，图6所示，本发明的工作流程为：假定作业目标为一个深水气田(水深大于300米)，生产设施包括：一座位于浅水段的生产平台，一条浅水海底管道、一条深水海底管道(海底管道两端配备管道终端)、水下管汇、水下采油树、跨接管等。预调试作业期间，深水段海底管道铺设完毕后，海底管道两端的海底管道终端上分别安装本发明进行清洗和测径，此时，发球筒已经预装了两个清洗球和一个测径球，收球筒在第二热插拔接收器12上安装止回阀，用于清管期间的排放。首先，由水下机器人连接支持船的软管到发球筒的第二热插拔接收器12，打开驱动管线9上的第四隔离阀10和第八隔离阀18，其余隔离阀为关闭状态，由支持船提供处理过的海水将第一个清洗球发出。第一个球发出150米后，关闭第八隔离阀18，并打开第九隔离阀19，发射第二个清管球，待其前进150米后，关闭第九隔离阀19，打开第十隔离阀20，发射测径球，直至三个清管球到达临时收球筒。然后，将收球筒拆卸，并取回至支持船甲板，查看测径球的状态。支持船回到发球筒处，用水下机器人重新连接软管到第二热插拔接收器12，并将温度、压力记录仪插入至第一热插拔接收器4上，打开第四隔离阀10和第十隔离阀20，注入淡水，按照水压试压程序阶段性加压至试验压力，待海底管道内压力稳定后，关闭水下发球筒的所有隔离阀，回收软管。按照标准要求保压24小时后，由隔离阀读取温度、压力记录仪记载的海底管道温度和压力数据，判断试压结果，试压成功后打开第一隔离阀2和第二隔离阀3，由泄压管线1进行泄压，最后回收发球筒。待所有跨接管连接完毕后，进行整个水下生产系统的泄漏测试，泄漏测试由生产平台加压和泄压，不涉及本发明。接下来进行海底管道的除水、清洗、干燥和增压，将本发明临时水下发球筒安装到末端的水下管汇，发球筒内预装四个清管球，首先，由水下机器人连接支持船的软管到发球筒的第二热插拔接收器12，打开驱动管线9上的第四隔离阀10和第七隔离阀17，其余隔离阀为关闭状态，由支持船提供乙二醇将第一个清管球发出。待乙二醇注入量达到2立方米时，关闭第七隔离阀17，并打开第八隔离阀18，发射第二个清管球，待乙二醇注入量达到2立方米时，关闭第八隔离阀18，打开第九隔离阀19，待乙二醇注入量达到2立方米时，关闭乙二醇注入泵，将输送乙二醇的软管更换为输送氮气的软管；关闭第九隔离阀19，打开第十隔离阀20，用氮气驱动第四个清管球，直至四个清管球全部到达生产平台。继续用氮气增压，直至海底管道系统内的压力达到要求的投产压力，关闭氮气压缩机和第四隔离阀10，回收软管。关闭水下管汇相应阀门，回收水下发球筒。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。