淺水油氣田臨時水下清管球的發射、接收裝置的製作方法

2023-06-07 08:47:26

本實用新型涉及清管球發射、接收裝置，尤其涉及一種用於淺水油氣田臨時水下清管球的發射、接收裝置。屬於海洋石油工程領域。

背景技術：

常規的淺水油氣田清管作業是通過在海上作業平臺或陸地終端進行收發球來實施的。

目前，現有的淺水水下收、發球筒結構包括：球筒、用於驅動清管球的驅動管線等結構，由於其結構簡單，僅能實現發球或收球的功能，不能滿足既能發球又能收球的雙功能；且無法隨海管同時安裝，不具備水下監測海管內溫度和壓力的功能，因此，不能配合海底管道的預調試作業。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種淺水油氣田臨時水下清管球的發射、接收裝置，其不僅能夠進行收球、發球，解決了球筒既能發球又能收球的雙功能問題；而且，在鋪設海管時，還能夠作為起始端與海管一起鋪設，並配合海底管道的預調試作業，進行清洗、測徑、試壓、除水、乾燥等作業；同時，降低了水下作業風險；大大地提高了工作效率。

本實用新型的目的是由以下技術方案實現的：

一種淺水油氣田臨時水下清管球的發射、接收裝置，其特徵在於：包括：收/發球筒、分別連接在收/發球筒兩端的法蘭、海底管道的拖拉封頭、均勻地布置在收/發球筒頂部並按順序驅動指定的清管球的驅動管線，收/發球筒上安裝有洩壓裝置和溫度、壓力監測裝置，在溫度、壓力監測裝置端部安裝有第二熱插拔接收器；收/發球筒上安裝有保護框架及驅動管線；該驅動管線端部安裝有第一熱插拔接收器，拖拉封頭內固定有止球器；該清管球的兩端均安裝「緩衝鼻子」，收/發球筒內的清管球之間為「球頂球」式排布，用以使驅動管線支管的軸線位於相鄰兩個清管球的連接處，以實現清管球的按順序發射。

所述收/發球筒為直線形結構。

所述驅動管線包括：一根主管和數根支管，其中，主管為水平布置，主管上安裝有第一隔離閥，主管的端部安裝有第一熱插拔接收器；數根支管為豎直布置，並與收/發球筒連接，每個支管上都安裝有隔離閥。

所述止球器是由一根圓管和安裝在圓管端部的圓板組成，圓管的一端固定於拖拉封頭內，圓管的另一端安裝圓板。

所述收/發球筒還與保護框架連接，保護框架的截面上部為矩形，下部為倒三角形結構，最下端兩個圓管之間的角度為90度；保護框架上安裝有數個陽極及吊耳。

所述溫度、壓力監測及洩壓裝置集成在一起，溫度、壓力監測裝置是由管道、第二隔離閥、第五隔離閥、第二熱插拔接收器、溫度、壓力記錄儀和保護帽連接組成；其中，管道和第二隔離閥、第五隔離閥為豎直布置，第二熱插拔接收器通過管道連接，第二熱插拔接收器固定在保護框架上；洩壓裝置由管道和第三隔離閥、第四隔離閥連接組成，其中，管道和第三隔離閥、第四隔離閥均為水平布置。

所述所有隔離閥為水下球閥。

本實用新型的有益效果：本實用新型由於採用上述技術方案，其結構簡單，操作方便，其不僅能夠進行收球、發球，解決了球筒既能發球又能收球的雙功能問題；而且，在鋪設海管時，還能夠作為起始端與海管一起鋪設，並配合海底管道的預調試作業，進行清洗、測徑、試壓、除水、乾燥等作業；同時，降低了水下作業風險；大大地提高了工作效率；同時，可重複使用，節省了費用。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構示意圖。

圖2為本實用新型驅動管線結構示意圖。

圖3為本實用新型止球器局部放大示意圖。

圖4為本實用新型溫度、壓力監測和洩壓裝置示意圖。

圖5為本實用新型保護框架截面示意圖。

圖6為本實用新型熱插拔接收器局部放大示意圖。

圖7為本實用新型三維結構示意圖。

圖中主要標號說明：

1-陽極、2-吊耳、3-驅動管線、4-保護框架、5-第一隔離閥、6-第一熱插拔接收器、7-第二隔離閥、8-保護帽、9-第二熱插拔接收器、10-第三隔離閥、11-第四隔離閥、12-洩壓管線、13-法蘭、14-第五隔離閥、15-襯板、16-收/發球筒、17-第六隔離閥、18-第七隔離閥、19-第八隔離閥、20-第九隔離閥、21-第十隔離閥、22-第十一隔離閥、23-拖拉封頭、24-止球器。

具體實施方式

如圖1—圖7所示，本實用新型包括：收/發球筒16、分別連接在收/發球筒16兩端的法蘭13、海底管道的拖拉封頭23、均勻地布置在收/發球筒16頂部並按順序驅動指定的清管球的驅動管線3，其中，收/發球筒16上安裝有洩壓裝置和溫度、壓力監測裝置，在溫度、壓力監測裝置端部安裝有第二熱插拔接收器9；收/發球筒16上安裝有保護框架4及驅動管線3；該驅動管線端部安裝有第一熱插拔接收器，拖拉封頭內固定有止球器；該清管球的兩端均安裝「緩衝鼻子」，收/發球筒內的清管球之間為「球頂球」式排布，用以使驅動管線支管的軸線位於相鄰兩個清管球的連接處，以實現清管球的按順序發射。

上述收/發球筒16靠近拖拉封頭23的一端安裝有一個止球器，收/發球筒16的另一端通過洩壓管線12與洩壓裝置連接，用於海底管道水壓試驗完成後的洩壓；收/發球筒16上安裝有溫度、壓力監測裝置；收/發球筒16上安裝有保護框架4；收/發球筒16上安裝有第二熱插拔接收器9,用以安裝水下溫度、壓力記錄儀；驅動管線3端部安裝有第一熱插拔接收器6，在發球時，用以連接支持船上的軟管接收驅動介質，在收球時用以連接止回閥，排放驅動介質海水；拖拉封頭23內固定有止球器24。

上述收/發球筒16為直線形結構。

上述保護框架4能夠為驅動管線3及其隔離閥提供保護，並輔助本實用新型的吊裝和水下安裝，還能夠為潛水員提供抓握輔助。

如圖2所示，驅動管線3包括：一根主管和數根支管，本實施例的支管為六根，其中，主管為水平布置，主管上安裝有一個由潛水員操作的第一隔離閥5，主管的端部安裝有第一熱插拔接收器6，用來連接軟管或止回閥。六根支管為豎直布置，支管上通過焊接方式連接有管座，管座與收/發球筒16連接，每個支管上都配備有潛水員操作的第六隔離閥17、第七隔離閥18、第八隔離閥19、第九隔離閥20、第十隔離閥21、第十一隔離閥22，且各支管間的距離相等，相鄰支管的軸線間的距離為清管球的長度。

上述所有清管球的兩端均安裝「緩衝鼻子」，收/發球筒16內的清管球之間為「球頂球」式排布，其目的是使驅動管線支管的軸線位於相鄰兩個清管球的連接處，以實現清管球的按順序發射。

如圖3所示，止球器24是由一根圓管和安裝在圓管端部的圓板組成，圓管直徑約為球筒直徑的一半，圓管的一端固定於拖拉封頭23內，圓管的另一端焊接圓板，圓板直徑稍大於清管球「緩衝鼻子」的直徑。止球器24的長度由需要發射的第一個清管球所對應的驅動管線3的支管位置決定，原則上是止球器24的端面與驅動管線3的支管的最近內壁平齊。安裝止球器24的目的是預裝清管球時能夠精確定位第一個清管球(裝球時，由於操作人員無法從外面看到清管球的實際位置，第一個清管球碰到止球器24後無法繼續前進，表明已經安裝到位)，因為，後面的清管球為「球頂球」式排布，驅動管線3的支管距離為清管球的長度，故可以實現驅動管線3的支管軸心位於相鄰清管器的連接處。

如圖4所示，溫度、壓力監測及洩壓裝置集成在一起，溫度、壓力監測裝置是由1寸管道、兩個潛水員操作的第二隔離閥7和第五隔離閥14、半寸管道、第二熱插拔接收器9、溫度、壓力記錄儀和保護帽8連接組成。1寸管道和第二隔離閥7和第五隔離閥14為豎直布置，由管座與收/發球筒16連接，第二熱插拔接收器9與1寸管道通過半寸管道連接，第二熱插拔接收器9固定在保護框架4上，保護帽8在安裝溫度、壓力記錄儀之前或取出溫度、壓力記錄儀之後，插入第二熱插拔接收器9，目的是防止雜物或海生物堵塞管路。海底管道進行水壓試驗時，24小時保壓時間結束後，由潛水員在水下讀取保壓期間的海管溫度和壓力曲線，以確認海底管道是否洩漏；如果有需要，也可由潛水員將溫度、壓力記錄儀取回水面讀取。

如圖5所示，收/發球筒16通過管狀的襯板15與保護框架4連接，提高了保護框架4與收/發球筒焊接處的強度，增加了吊裝的可靠性。保護框架4是由結構圓管組成框架式結構，保護框架4的截面上部為矩形，下部為倒三角形結構，最下端兩個圓管之間的角度為90度。

上述保護框架4上採用焊接方式安裝有數個陽極1(本實施例為二個)，以保證本實用新型的所有組件在水下作業時不會發生腐蝕，保護框架4的頂部採用焊接方式安裝有數個吊耳2(本實施例為四個)，用於本實用新型的吊裝和水下安裝。

如圖6所示，位於驅動管線3主管端部的第一熱插拔接收器6為雙面插拔形式，即潛水員可以在其任意一端插入軟管接頭。因為本實用新型在著泥後是倒在泥面上的，實際哪一側倒向泥面是隨機的，只有背向泥面的一側可以插拔，故雙面插拔可以實現不論收/發球筒16倒向任何一側，潛水員都可以進行插拔作業。

上述所有隔離閥為水下球閥。

本實用新型的典型工作流程為：

如圖1，圖7所示，假定作業目標為一個淺水氣田(水深小於200米)，生產設施包括：一座生產平臺，一條海底管道、一個水下管匯、若干水下採油樹和跨接管等。預調試作業期間，海底管道兩端分別安裝本實用新型進行清洗和測徑，一端用作發球，另一端用作收球。此時，發球筒已經預裝了兩個清洗球和一個測徑球，收球筒安裝熱插拔式止回閥到第一熱插拔接收器6，用於清管期間驅動介質的排放。

首先，由潛水員連接支持船的軟管到發球筒的第一熱插拔接收器6，打開驅動管線3上的第一隔離閥5和第九隔離閥20，其餘的隔離閥為關閉狀態，由支持船提供處理過的海水，將第一個清洗球發出。第一個球發出150米後，關閉第九隔離閥20，並打開第十隔離閥21，發射第二個清管球，待其前進150米後，關閉第十隔離閥21，打開第十一隔離閥22，發射測徑球，直至三個清管球到達臨時收球筒。在以上三個清管球的接收過程中，收球筒通過預安裝在第一熱插拔接收器6的止回閥將驅動介質海水排放到海裡，三個清管球最終從止球器24開始依次球頂球排列。然後，將收球筒拆卸，並取回至支持船甲板，查看測徑球的狀態。支持船回到發球筒處，由潛水員重新連接軟管到第一熱插拔接收器6，並將溫度、壓力記錄儀插入第二熱插拔接收器9，打開第一隔離閥5和第十一隔離閥22，注入淡水，按照水壓試壓程序階段性加壓至試驗壓力，待海底管道管內壓力穩定後，關閉水下發球筒的所有隔離閥，回收軟管。按照標準要求保壓24小時後，由潛水員讀取溫度、壓力記錄儀記載的海底管道溫度和壓力數據，判斷試壓結果，試壓成功後，打開第三隔離閥10和第四隔離閥11，由洩壓管線12進行洩壓，最後，回收發球筒。待所有跨接管連接完畢後，進行整個水下生產系統的洩漏測試，洩漏測試由生產平臺加壓和洩壓，不涉及本實用新型。接下來進行海底管道的除水、清洗、乾燥和增壓，將本實用新型臨時水下發球筒安裝到末端的水下管匯(將法蘭13與管匯連接)，發球筒內預裝四個清管球，首先，由潛水員連接支持船的軟管到發球筒的第一熱插拔接收器6，打開驅動管線上的第一隔離閥5和第八隔離閥19，其餘閥門為關閉狀態，由支持船提供乙二醇，將第一個清管球發出。待乙二醇的注入量達到2立方米時，關閉第八隔離閥19，並打開第九隔離閥20，發射第二個清管球，待乙二醇注入量達到2立方米時，關閉第九隔離閥20，打開第十隔離閥21，待乙二醇注入量達到2立方米時，關閉乙二醇注入泵，將輸送乙二醇的軟管更換為輸送氮氣的軟管；關閉第十隔離閥21，打開第十一隔離閥22，用氮氣驅動第四個清管球，直至四個清管球全部到達生產平臺。繼續用氮氣增壓，直至海底管道系統內的壓力達到要求的投產壓力，關閉氮氣壓縮機和第一隔離閥5，回收軟管。關閉水下管匯主管相應閥門，回收水下發球筒。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。