自动清管球发射器及自动清管方法与流程

本发明属于海洋石油工程领域，尤其涉及自动清管球发射器及自动清管方法。

背景技术：

目前，在石油工程开发过程中，清管发射器是对输送油、气等管道进行清理的专用工具；清管发射器分为单清管发射和多清管发射，还可以分为陆上发射和水下发射。清管发射器包括：清管球及清管球的收、发射筒。清管球的收、发射筒，一般安装在主管道的两端，通过发射和接收清管球，对管道进行投产前的通球扫线及投产后的清蜡、扫油、除垢等工作。

在海洋工程应用时，收、发球筒分别布置在相关联的两平台，用于平台间海底管道的通球清管作业。当作业时，海上两平台均需安排人员协调作业。但该作业方式在海上无人平台却较难适用。

在现有技术中，为了解决在海上无人平台进行通球清管工作的问题，需要将海上平台间的两条海底管道进行规格统一，并组成“环形”通球管网，通过设置于有人海上平台端的收发球装置完清管工作。

采用上述海上无人平台海底管道的通球方案，虽可实现清管工作，但是，由于需要对两条海底管道规格进行统一。以渤海某海上无人平台为例说明：与依托平台相距约10公里，设有6”和8”两条海底管道。为了保证“环形”通球管网功能，同时，兼顾管道输送能力，并经过海管稳定性等强度分析，两条海底管道规格需统一为8”壁厚为12.7mm。这样一来，该方案即增加钢材用量约223.7吨，并由此产生的材料、施工等费用总计190多万元。通过上述实例分析说明，其不仅造成投资浪费，而且，还增加了操作风险及建设成本。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种自动清管球发射器及自动清管方法,以解决满足海底管道“环形”通球管网要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明的自动清管球发射器的具体技术方案如下：

一种自动清管球发射器，包括：二路并联的输送管线，其中，一路输送管线为：原油输送管线、安装在原油输送管线上的第八控制阀；并联在一路输送管线的二路输送管线；二路输送管线为：注水输送管线、依次安装在注水输送管线上的止回阀和第一控制阀；

上述两路输送管线的输出端还连接有三路、四路、五路输送管线，其中，三路输送管线上设有：第二控制阀、经过第二控制阀安装在三路输送管线上的预装舱，该预装舱与第三控制阀相连；

四路输送管线上设有：第七控制阀、经过第七控制阀安装在四路输送管线上的发射舱，发射舱的输入端与第三控制阀相连，并构成第一回路；该发射舱的输出端与第四控制阀相连；

五路输送管线上设有：第六控制阀、第六控制阀输出端分别与发射舱的输出端及第四控制阀相连，并构成第二回路；第六控制阀还依次与第五控制阀、海底管道及原油相连。

进一步，所述注水输送管线作为原油输送管线的备用管线，用于动力源的切换；又能够作为故障关断时，防止原油海管凝管的应急置换供水管线。

进一步，所述第一控制阀、第八控制阀上设置有数个用于控制阀开启速度的限流孔板，以保证整个系统操作更为平稳。

进一步，所述预装舱包括：设置在左端的快开盲板、安装在快开盲板中部的预装舱筒体、设置在预装舱筒体右端的法兰，其中，快开盲板的前面安装有半圆形封头。

进一步，所述发射仓设有：发射舱的筒体、安装在发射舱的筒体两侧的法兰。

进一步，所述第三控制阀、第四控制阀及第五控制阀为全通径阀门。

本发明还提供了自动清管球发射器的自动清管方法，设置有上面所述的自动清管球发射器，具体采用以下步骤：

第一步：预装操维工况：

将清管球置于预装舱中，当海底管道进行清管作业时，只需用遥控器遥控所有的控制阀，即能够进行生产工况向清管工况的流程切换；

第二步：生产工况：

将第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀及第七控制阀设定为关闭状态，第五控制阀、第六控制阀及第八控制阀设定为开启状态；

第三步：清管工况：

由生产工况向清管工况的切换流程如下：

a.打开第二控制阀、第三控制阀，将动力液引至预装舱中，用以驱动清管球进入发射舱；

b.待清管球进入发射舱，关闭第二控制阀、第三控制阀；

c.开启第四控制阀及第七控制阀，并缓慢关闭第六控制阀，清管球在动力液的推动下，进入海底管道，便能够对海底管道进行通球作业；

第四步：应急置换工况：

当清管作业时，只需将第八控制阀关闭，开启注水输送管线上的第一控制阀，注水输送管线，即能够作为原油输送管线的备用管线，用于动力源的切换；又能够作为故障关断时，防止原油海管凝管的应急置换供水管线。

进一步，所述预装舱能够根据通球管线所需的清管球尺寸、清管球种类、通球数量不同的清管要求，将预装仓和发射舱进行多种规格的搭配组合，用以应对通球作业的复杂性和多样性。

进一步，所述发射舱能够根据通球管线所需的清管球尺寸、清管球种类、通球数量不同的清管要求，将发射舱和预装仓进行多种规格的搭配组合，用以应对通球作业的复杂性和多样性。

本发明的自动清管球发射器及自动清管方法具有以下优点：

本发明不仅有效地解决了海底管道“环形”通球管网要求的问题，大大提高了通球管网的工作效率；而且，还降低了操作风险及建设成本；进而实现了通球清管的自动化智能化。

附图说明

图1为本发明整体示意图；

图2为本发明限流孔板安装示意图；

图3为本发明预装舱示意图；

图4为本发明发射舱示意图。

图中标记说明：

1.原油输送管线、2.注水输送管线、3.止回阀、41.第一控制阀、42.第二控制阀、43.第三控制阀、44.第四控制阀、45.第五控制阀、46.第六控制阀、47.第七控制阀、48.第八控制阀、5.预装舱、6.发射舱、7.海底管道、8.限流孔板、9.快开盲板、10.预装舱筒体、11.法兰、12.发射舱筒体。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种自动清管球发射器及自动清管方法做进一步详细的描述。

如图1-图4所示，本发明的自动清管球发射器包括：二路并联的输送管线，其中，一路输送管线为：原油输送管线1、安装在原油输送管线1上的第八控制阀48；并联在一路输送管线的二路输送管线；二路输送管线为：注水输送管线2、依次安装在注水输送管线2上的止回阀3和第一控制阀41；

上述两路输送管线的输出端还连接有三路、四路、五路输送管线，其中，三路输送管线上设有：第二控制阀42、经过第二控制阀42安装在三路输送管线上的预装舱5，预装舱5与第三控制阀43相连；

四路输送管线上设有：第七控制阀47、经过第七控制阀47安装在四路输送管线上的发射舱6，发射舱6的输入端与第三控制阀43相连，并构成第一回路；发射舱6的输出端与第四控制阀44相连；

五路输送管线上设有：第六控制阀46、第六控制阀46输出端分别与发射舱6的输出端与第四控制阀44相连，并构成第二回路；第六控制阀46还依次与第五控制阀45、海底管道7及原油相连。

上述注水输送管线2即可作为原油输送管线1的备用管线，用于动力源的切换。又可作为故障关断时，防止原油海管凝管的应急置换供水管线。

上述第一控制阀41、第八控制阀48上设置有限流孔板8，用于数个控制阀的阀门开启速度，以保证整个系统操作更为平稳。

上述预装舱5与发射舱6及第三控制阀43之间均用法兰11连接。

上述预装舱5与发射舱6内，可根据通球管线所需的清管球尺寸、清管球种类、通球数量等不同的清管要求，进行多种规格预装仓5和发射舱6的搭配组合，用来应对通球作业的复杂性和多样性。

如图3所示，预装仓5包括：设置在左端的快开盲板9、安装在快开盲板9中部的预装舱筒体10、设置在预装舱筒体10右端的法兰11，其中，快开盲板9的前面采用焊接方式安装有半圆形封头。

如图4所示，发射仓6设有：发射舱的筒体12、安装在发射舱的筒体12两侧的法兰11。

上述第三控制阀43、第四控制阀44及第五控制阀45为全通径阀门。

本发明的自动清管球发射器具体采用以下步骤：

第一步：预装操维工况：

将清管球置于预装舱5中，当海底管道7进行清管作业时，只需用遥控器遥控所有的控制阀，即可进行生产工况向清管工况的流程切换，实现通球清管工作的自动化；

第二步：生产工况：

将第一控制阀41、第二控制阀42、第三控制阀43、第四控制阀44及第七控制阀47设定为关闭状态，第五控制阀45、第六控制阀46及第八控制阀48设定为开启状态；

第三步：清管工况：

由生产工况向清管工况的切换流程如下：

a.打开第二控制阀42、第三控制阀43，将动力液引至预装舱5中，用以驱动清管球进入发射舱6；

b.待清管球进入发射舱6，关闭第二控制阀42、第三控制阀43；

c.开启第四控制阀44及第七控制阀47，并缓慢关闭第六控制阀46，清管球在动力液的推动下，进入海底管道7，便可对其进行通球作业；

第四步：应急置换工况：

当清管作业时，只需将第八控制阀48关闭，开启注水输送管线2上的第一控制阀41，注水输送管线2即可作为原油输送管线1的备用管线，用于动力源的切换；又可作为故障关断时，防止原油海管凝管的应急置换供水管线；

具体实现时，预装舱5和发射舱6可根据通球管线所需的清管球尺寸、清管球种类、通球数量等不同的清管要求，在系统中进行多种规格预装仓5和发射舱6的搭配组合，用以应对通球作业的复杂性和多样性。

上述原油输送管线、注水输送管线、止回阀、控制阀为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。