一種深水井噴應急用水下偏移安裝系統及其使用方法與流程

2023-05-27 10:59:41

本發明涉及一種用於深水井噴失控應急救援的水下偏移安裝系統及其使用方法，屬於水下裝置安裝技術領域。

背景技術：

海洋油氣田尤其是海洋深水油氣田開發中，通常使用浮式工程船(平臺)將水下裝置(如：水下採油樹、水下管匯等)安裝至海底泥面。在該安裝系統中，使用浮式工程船(平臺)上的鋼絲繩或鑽杆連接水下裝置，在垂直於海底目標位置的海面，通過下放、對中、定位、鎖緊等步驟完成水下裝置的安裝。水下裝置在安裝過程中的水平位移通過移動浮式工程船(平臺)來實現，垂直位移通過上提、下放鋼絲繩或鑽杆來實現，並在安裝過程中使用補償器來克服波浪對安裝作業的影響。

但還存在另一種情況：當水下油氣井發生井噴或海面裝置發生爆炸、燃燒時，需要將水下應急處置裝置(如：水下封井器、水下管匯、水下基盤等)安裝至事故井或事故井附近。此時，由於海面存在危險區域，浮式工程船(平臺)無法靠近，在這種情況下常規安裝系統無法實現水下裝置的安裝，無法實施事故井的封堵搶險作業，原油洩漏造成環境汙染和經濟損失。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種用於深水井噴失控應急救援的水下偏移安裝系統及其使用方法，能夠實現在離事故井海面較遠的安全海域遠程操作完成水下裝置的安裝作業，減少原油洩漏造成的環境汙染和經濟損失。

為實現上述目的，本發明採取以下技術方案：一種深水井噴應急用水下偏移安裝系統，其特徵在於：它包括水下偏移安裝裝置，所述水下偏移安裝裝置包括浮箱、壓載艙、主框架、伸縮節、連接器和推進器；所述壓載艙設置在所述浮箱的頂部組成浮力模塊，多個所述浮力模塊設置在所述主框架四周的不同方位且與所述主框架固定連接，所述浮力模塊用於驅動所述水下偏移安裝裝置垂直運動；所述伸縮節垂直穿過所述主框架且固定連接在所述主框架的重心位置，所述伸縮節的下端設置所述連接器；在每一所述浮箱的底部設置所述推進器，用於驅動所述水下偏移安裝裝置水平運動。

它還包括水下機器人和海面浮式工程裝置，在所述主框架的外側壁上設置臍帶纜接口，所述海面浮式工程裝置上的臍帶纜通過所述水下機器人牽引與所述臍帶纜接口連接，所述海面浮式工程裝置通過所述臍帶纜將電、液動力及控制信號傳遞至所述水下偏移安裝裝置。

所述連接器通過萬向節活動連接在所述伸縮節的下端。

在相鄰所述浮力模塊之間設置橫撐。

在所述主框架的外側壁上設置水下機器人操作面板。

本發明還提供了一種深水井噴應急用水下偏移安裝系統的使用方法，包括以下步驟：

1)當事故井出現井噴時，操作人員遠程控制水下機器人觀察事故井的海底情況，預先清理妨礙水下裝置安裝的水下障礙物；

2)水下裝置通過連接器與水下偏移安裝裝置連接，海面浮式工程裝置將水下偏移裝置和水下裝置一起拖至事故井附近海面；

3)利用水下機器人將海面浮式工程裝置上的臍帶纜與水下偏移安裝裝置上的臍帶纜接口連接，操作人員在海面浮式工程裝置上通過臍帶纜遠程控制水下偏移安裝裝置上的壓載艙加載，水下裝置隨水下偏移安裝裝置下沉至事故井附近；

4)再控制推進器，使水下裝置隨水下偏移安裝裝置水平移至事故井的正上方；

5)再控制壓載艙加載，使水下裝置隨水下偏移安裝裝置進一步下沉；

6)控制伸縮節伸長，將水下裝置送至事故井並安裝鎖緊，通過適當回收伸縮節來確認水下裝置是否鎖緊；

7)水下裝置安裝完成後，控制連接器與水下裝置解鎖使水下偏移安裝裝置與水下裝置分離，再控制壓載艙卸載，水下偏移安裝裝置上浮至海面，水下裝置的安裝作業結束。

本發明由於採取以上技術方案，其具有以下特點：1、本發明通過海面浮式工程裝置遠程控制水下偏移安裝裝置完成水下裝置的安裝，能夠在水下油氣井出現井噴或水面裝置發生燃燒、爆炸等事故，海面浮式工程裝置無法靠近事故井正上方海面時，實現水下裝置的安裝作業，節約搶險救援時間，減少溢油造成的環境汙染，降低事故造成的損失。2、本發明的連接器通過萬向節活動連接在伸縮節的下端，水下裝置通過連接器與水下偏移安裝裝置連接，水下裝置在水下運輸或安裝過程中受到波浪等流體介質衝擊時，水下裝置隨萬向節轉動，避免水下裝置與連接器的連接處在大衝擊下發生破壞，並且在安裝時便於水下裝置與事故井的對接，有利於水下裝置的安裝。3、本發明的水下偏移安裝裝置的主框架外側壁上設置水下機器人操作面板，作為水下偏移安裝裝置的備用控制方式，能夠在臍帶纜無法將控制信號傳遞至水下偏移安裝裝置的情況下，通過水下機器人在操作面板上操作實現水下裝置的安裝。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明的水下偏移安裝裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1、圖2所示，本發明提供了一種深水井噴應急用水下偏移安裝系統，它包括：水下偏移安裝裝置1、水下機器人2和海面浮式工程裝置3。其中，水下偏移安裝裝置1包括浮箱11、壓載艙12、主框架13、伸縮節14、連接器15、臍帶纜接口16和推進器17；壓載艙12設置在浮箱11的頂部組成浮力模塊，多個浮力模塊設置在主框架13四周的不同方位且與主框架13固定連接，浮力模塊用於驅動水下偏移安裝裝置1垂直運動，在每一浮箱11的底部設置推進器17，用於驅動水下偏移安裝裝置1水平運動；在主框架13的外側壁上設置臍帶纜接口16，伸縮節14垂直穿過主框架13且固定連接在主框架13的重心位置，伸縮節14的下端設置連接器15。海面浮式工程裝置3上的臍帶纜31通過水下機器人2牽引與臍帶纜接口16連接，海面浮式工程裝置3通過臍帶纜31將電、液動力及控制信號傳遞至水下偏移安裝裝置1。

上述實施例中，連接器15通過萬向節18活動連接在伸縮節14的下端，水下裝置4通過連接器15與水下偏移安裝裝置1連接，水下裝置4在水下運輸或安裝過程中受到波浪等流體介質衝擊時，水下裝置4隨萬向節18轉動將衝擊分散在水下裝置4的各個位置，避免水下裝置4在大衝擊下的結構破壞，同時，萬向節18便於水下裝置4與事故井5對接，有利於水下裝置4的安裝。

上述實施例中，相鄰浮力模塊之間設置橫撐19，能夠加強整個水下偏移安裝系統的結構強度和穩定性。

上述實施例中，在主框架13的外側壁上設置水下機器人操作面板20，作為水下偏移安裝裝置1的備用控制方式，在水下作業，尤其是深水作業時，當出現臍帶纜31無法將控制信號傳遞至水下偏移安裝裝置1等緊急情況時，操作人員可遠程控制水下機器人2在水下機器人操作面板20上操作完成水下裝置4的安裝。

上述實施例中，海面浮式工程裝置3可採用浮式工程船或浮式工程平臺。

基於上述實施例提供的深水井噴應急用水下偏移安裝系統，本發明還提出了一種深水井噴應急用水下偏移安裝系統的使用方法，包括以下步驟：

1)事故井5出現井噴等緊急問題，操作人員可遠程控制水下機器人2觀察事故井5的海底情況，預先清理妨礙水下裝置4安裝的水下障礙物；

2)水下裝置4通過連接器15與水下偏移安裝裝置1連接，海面浮式工程裝置3將水下偏移裝置1和水下裝置4一起拖至事故井5附近海面；

3)利用水下機器人2將海面浮式工程裝置3上的臍帶纜31與水下偏移安裝裝置1上的臍帶纜接口16連接，操作人員在海面浮式工程裝置3上通過臍帶纜31遠程控制水下偏移安裝裝置1上的壓載艙12加載，水下裝置4隨水下偏移安裝裝置1下沉至距事故井5垂直距離30米處；

4)再控制推進器17，使水下裝置4隨水下偏移安裝裝置1水平移至事故井5的正上方；

5)再控制壓載艙12加載，使水下裝置4隨水下偏移安裝裝置1下沉至距事故井5垂直距離3米處；

6)控制伸縮節16伸長，將水下裝置4送至事故井5並安裝鎖緊，可通過適當回收伸縮節16來確認水下裝置4是否鎖緊；

7)水下裝置4安裝完成後，控制連接器15與水下裝置4解鎖使水下偏移安裝裝置1與水下裝置4分離，再控制壓載艙12卸載，水下偏移安裝裝置1上浮至海面，水下裝置4的安裝作業結束。

上述各實施例僅用於說明本發明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護範圍之外。