CN112503252B - 一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置及方法，其包括：第一置换流程管线，其入口与海水提升泵的出口相连；压力调节阀下游设置若干并联的第一置换流程分支管线，其经生产管汇后与分离器的入口相连；分离器的出口经SDV阀与各并联的第二置换流程分支管线相连，各第二置换流程分支管线经第三置换流程分支管线与置换流程总管线相连；第二置换流程管线，其入口与柴油消防泵的出口相连，下游经流程切换阀与置换流程总管线相连；置换流程总管线另一端分别与发球筒和海底管道相连；海水提升泵、压力调节阀、SDV阀、柴油消防泵、压力调节阀均与控制系统相连，由控制系统远程控制。本发明可以广泛应用于无人驻守海上平台置换领域。

Description

一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置及方法

技术领域

本发明涉及一种遥控置换装置及方法，特别是涉及一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置及方法。

背景技术

通过海上平台自动化、数字化升级，实现海上平台无人驻守远程监控操作，可以大幅降低海上油田的操作费用和生产成本。另外，在中国南海海域台风较为频繁，海上油田在接到避台通知后，立即动员避台，关停平台生产；台风过后24小时，油气田组织复员，启动复产工作，每年造成较大的产量损失。

采用人员撤离避台，油田无人驻守模式下延迟停产的方式，可以有效降低台风引起的产量损失。油田无人驻守模式下延迟停产，是指海上生产设施在人员撤台后(设施处于无人状态)到台风关停前这段时间内，在陆地实现对各类海上生产设施的远程监控，达到实时监控、远程操作和安全关停的目的。但是由于部分油田原油凝点较高，停产后如果出现置换失败可能存在一定的凝堵风险。需要在置换措施中考虑一定的备用和冗余，尽可能降低高凝油对海上平台无人驻守操作模式带来的风险。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置及方法，能够对无人驻守海水平台进行远程遥控置换，且大大提高了遥控置换的准确性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其包括：第一置换流程管线、第二置换流程管线、置换流程总管线以及海底管道；所述第一置换流程管线的入口与海水提升泵的出口相连，且所述海水提升泵的出口与所述第一置换流程管线的入口之间设置有用于控制置换所需海水用量和压力的第一压力调节阀；所述第一压力调节阀下游依次设置有若干第一置换流程分支管线、若干第二置换流程分支管线以及第三置换流程分支管线；且各所述第一置换流程分支管线相互并联，经生产管汇后与分离器的来液入口管线相连；所述分离器的原油出口经SDV阀后与各并联的所述第二置换流程分支管线相连，各所述第二置换流程分支管线另一端经所述第三置换流程分支管线与所述置换流程总管线相连；所述第二置换流程管线的入口与所述柴油消防泵的出口相连，且所述柴油消防泵的出口与所述第二置换流程管线的入口之间设置有用于控制置换所需海水用量和压力的第二压力调节阀；所述第二压力调节阀的下游经流程切换阀与置换流程总管线相连；所述置换流程总管线另一端分别与发球筒和海底管道相连；所述海水提升泵、压力调节阀、SDV阀、柴油消防泵、压力调节阀均与控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

进一步，各所述第一置换流程分支管线上均设置有阀门，用于置换不同的管汇分支；各所述第二置换流程分支管线上分别设置有串联连接的外输泵以及泵后隔离阀，且所述外输泵用于将所述分离器内的流体增压后进入海底管道，置换海底管道中的原油；各所述阀门和泵后隔离阀均由所述控制系统远程控制。

进一步，所述压力调节阀下游还设置有第一旁通管线；所述第一旁通管线与各所述第一置换流程分支管线并联，且所述第一旁通管线的出口设置在SDV阀下游；所述第一旁通管线设置有第一旁通阀门，所述第一旁通阀门与所述控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

进一步，所述压力调节阀下游还设置有第二旁通管线；所述第二旁通管线与各所述第二置换流程分支管线并联，且所述第二旁通管线的入口设置在SDV阀下游，所述第二旁通管线的出口与所述第三置换流程分支管线相连；所述第二旁通管线设置有第二旁通阀门，所述第二旁通阀门与所述控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

进一步，所述第二置换流程管线与所述第一旁通管线之间还设置有第三旁通管线，且所述第三旁通管线的入口设置在所述压力调节阀下游，所述第三旁通管线的出口设置在所述第一旁通阀门下游，所述第三旁通管线上还设置有流程切换阀，且所述流程切换阀与所述控制系统相连。

进一步，所述置换流程总管线上设置有用于置换流量的计量的流量计。

进一步，所述置换流程总管线与所述海底管道之间设置有阀门，用于事故工况下的海底管道隔离。

本发明的第二个方面，是提供一种无人驻守海上平台远程遥控置换方法，其包括以下步骤：1)正常生产工况下，操作人员在陆地监控室远程监控生产，对各阀门进行远程控制；2)计划停产置换工况或失主电停产置换工况下，主发电机或应急发电机工作，控制系统、通讯系统正常工作，通过远程遥控启动海水提升泵和外输泵驱动海水进行平台分离器和海底管道的置换工作，海水提升泵和外输泵由主发电机或应急发电机供电；3)全失电停产置换工况下，平台依靠不间断电源UPS为控制系统和通讯系统供电，通过远程遥控启动柴油消防泵驱动海水进行海底管道的置换。

进一步，所述步骤2)中，计划停产置换工况或失主电停产置换工况下，各阀门的启闭状态为：各所述阀门、所述SDV阀、各所述泵后隔离阀、阀门均呈开启状态；所述第一旁通阀门、第二旁通阀门、流程切换阀以及流程切换阀均呈关闭状态；当各所述阀门或SDV阀无法开启时，则开启所述第一旁通阀门；当各所述泵后隔离阀无法开启时，则开启所述第二旁通阀门。

进一步，所述步骤3)中，全失电停产置换工况下，各阀门的启闭状态为：各所述阀门、SDV阀、第一旁通阀门、第二旁通阀门、流程切换阀均关闭；流程切换阀、各泵后隔离阀以及阀门均呈开启状态；当各所述泵后隔离阀无法正常开启时，则开启所述第二旁通阀门；当流程切换阀无法正常开启时，则开启流程切换阀。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用多个置换流程冗余设置，保证在各种工况下可以远程遥控流程的切换和选择。2、本发明采用柴油消防泵作为全失电置换工况下的备用流程，在平台失电工况依然可以完成海管的置换。3、本发明置换流程上的阀门为可远程操作的液压阀门，无动力源工况下，也可利用液压蓄能器的压力，对阀门进行开关操作。4、本发明在海水提升泵和柴油消防泵出口都设置了压力调节阀，可对置换所需海水的流量和压力进行准确控制。本发明可广泛应用于无人驻守海上平台远程遥控置换领域中。

附图说明

图1是本发明无人驻守海上平台远程遥控置换装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其包括：第一置换流程管线1、第二置换流程管线2、置换流程总管线3以及海底管道。其中，第一置换流程管线1的入口与海水提升泵4的出口相连，且海水提升泵4的出口与第一置换流程管线1的入口之间设置有第一压力调节阀5，用于控制置换所需海水用量和压力，多余的海水进行排海；第一压力调节阀5下游依次设置有若干第一置换流程分支管线6、若干第二置换流程分支管线7以及第三置换流程分支管线8，且各第一置换流程分支管线6相互并联，经生产管汇9后与分离器10的来液入口管线相连；分离器10的原油出口经SDV阀11后与各并联的第二置换流程分支管线7相连，各第二置换流程分支管线7另一端经第三置换流程分支管线8与置换流程总管线3相连；第二置换流程管线2的入口与柴油消防泵12的出口相连，且柴油消防泵12的出口与第二置换流程管线2的入口之间设置有第二压力调节阀13，用于控制置换所需海水用量和压力，多余的海水进行排海；第二压力调节阀13的下游经第一流程切换阀14与置换流程总管线3相连；置换流程总管线3另一端分别与发球筒15和海底管道相连。其中，海水提升泵4、第一压力调节阀5、SDV阀11、柴油消防泵12、第二压力调节阀13均与控制系统相连，由控制系统远程控制。

进一步，各第一置换流程分支管线6上均设置有第一阀门16，用于置换不同的管汇分支；各第二置换流程分支管线7上分别设置有串联连接的外输泵17以及泵后隔离阀18，该泵后隔离阀18用于日常操作中对外输泵17进行切换；外输泵17用于将分离器10内的流体增压后进入海底管道，置换海底管道中的原油。其中，各第一阀门16和泵后隔离阀18均为可远程操作的液压阀门，由控制系统统一远程控制。

进一步，第一压力调节阀5下游还设置有第一旁通管线19和第二旁通管线20，其中，第一旁通管线19与各第一置换流程分支管线6并联，且第一旁通管线19的出口设置在SDV阀11下游；第二旁通管线20与各第二置换流程分支管线7并联，且第二旁通管线20的入口设置在SDV阀11下游，第二旁通管线20的出口与第三置换流程分支管线8相连；第一旁通管线19和第二旁通管线20上分别设置有第一旁通阀门21和第二旁通阀门22，且第一旁通阀门21和第二旁通阀门22均与控制系统相连，由控制系统远程控制。当外输泵17无法置换时，直接利用旁通置换下游流程。

进一步，第二置换流程管线2与第一旁通管线19之间还设置有第三旁通管线23，且第三旁通管线23的入口设置在第二压力调节阀13下游，第三旁通管线23的出口设置在第一旁通阀门21下游，第三旁通管线23上还设置有第二流程切换阀24，且第二流程切换阀24与控制系统相连，用于切换海水置换的流程，置换分离器下游管线和外输泵，或者直接去置换海管。当第二置换流程分支管线7上的外输泵故障无法工作时，可以利用海水提升泵4或者柴油消防泵12驱动海水，通过第一～第三旁通管线直接置换海底管道。

进一步，置换流程总管线3上设置有流量计25，用于置换流量的计量，便于远程累计计算判断海管置换的完成时间；置换流程总管线3与海底管道之间设置有第二阀门26，用于事故工况下的海底管道隔离。

进一步，各管线上的阀门均为可远程操作的液压阀门，即使在平台失电工况，仍然可以利用液压蓄能器的压力，对阀门进行开关操作。

基于上述无人驻守海上平台远程遥控置换装置，本发明还提供一种无人驻守海上平台远程遥控置换方法，包括以下步骤：

1)正常生产工况，操作人员在陆地监控室远程监控生产。

2)计划停产置换工况，该工况下主发电机、控制系统、通讯系统可正常工作。远程遥控启动海水提升泵4和外输泵17驱动海水进行平台分离器和海底管道的置换工作，海水提升泵4和外输泵17由主发电机供电。

该工况下，各第一置换流程分支管线6上的第一阀门16、分离器10出口处的SDV阀11、各第二置换流程分支管线7上的泵后隔离阀18、置换流程总管线3与海底管道之间的第二阀门26均呈开启状态，第一旁通管线19上的第一旁通阀门21、第二旁通管线上的第二旁通阀门22、第二流程切换阀24以及第一流程切换阀14均呈关闭状态。特别的，当各第一置换流程分支管线6上的第一阀门16或分离器10出口处的SDV阀11无法开启时，则开启第一旁通管线19上的第一旁通阀门21，若各第二置换流程分支管线7上的泵后隔离阀18无法开启时，则开启第二旁通管线20上的第二旁通阀门22。

3)失主电停产置换工况，该工况下主发电机故障，应急发电机自动启动成功，控制系统、通讯系统可正常工作。远程遥控启动海水提升泵4和外输泵17驱动海水进行平台分离器和海底管道的置换工作，海水提升泵4和外输泵17由应急发电机供电。该工况下，各阀门的启闭状态与步骤2)中相同，在此不再赘述。

4)全失电停产置换工况，该工况下主发电机故障，应急发电机自动启动失败，平台依靠不间断电源UPS为控制系统和通讯系统供电，维持置换所需的时间。远程遥控启动柴油消防泵12驱动海水进行海底管道的置换。

该工况下，各第一置换流程分支管线6上的第一阀门16、分离器10出口处的SDV阀11、第一旁通管线19上的第一旁通阀门21、第二旁通管线20上的第二旁通阀门22、第一流程切换阀14均关闭；第三旁通管线23上的第二流程切换阀24、各第二置换流程分支管线7上的泵后隔离阀18以及置换流程总管线3与海底管道之间的第二阀门26均呈开启状态。特别的，当各第二置换流程分支管线7上的泵后隔离阀18无法正常开启时，则开启第二旁通管线20上的第二旁通阀门22；若第三旁通管线23上的第二流程切换阀24无法正常开启时，则开启第一流程切换阀14。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，包括：

第一置换流程管线(1)、第二置换流程管线(2)、置换流程总管线(3)以及海底管道；

所述第一置换流程管线(1)的入口与海水提升泵(4)的出口相连，且所述海水提升泵(4)的出口与所述第一置换流程管线(1)的入口之间设置有用于控制置换所需海水用量和压力的第一压力调节阀(5)；

所述第一压力调节阀(5)下游依次设置有若干第一置换流程分支管线(6)、若干第二置换流程分支管线(7)以及第三置换流程分支管线(8)；

且各所述第一置换流程分支管线(6)相互并联，经生产管汇(9)后与分离器(10)的来液入口管线相连；

所述分离器(10)的原油出口经SDV阀(11)后与各并联的所述第二置换流程分支管线(7)相连，各所述第二置换流程分支管线(7)另一端经所述第三置换流程分支管线(8)与所述置换流程总管线(3)相连；

所述第二置换流程管线(2)的入口与柴油消防泵(12)的出口相连，且所述柴油消防泵(12)的出口与所述第二置换流程管线(2)的入口之间设置有用于控制置换所需海水用量和压力的第二压力调节阀(13)；

所述第二压力调节阀(13)的下游经第一流程切换阀(14)与置换流程总管线(3)相连；

所述置换流程总管线(3)另一端分别与发球筒(15)和海底管道相连；所述海水提升泵(4)、第一压力调节阀(5)、SDV阀(11)、柴油消防泵(12)、第二压力调节阀(13)均与控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

2.如权利要求1所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，各所述第一置换流程分支管线(6)上均设置有第一阀门(16)，用于置换不同的管汇分支；

各所述第二置换流程分支管线(7)上分别设置有串联连接的外输泵(17)以及泵后隔离阀(18)，且所述外输泵(17)用于将所述分离器(10)内的流体增压后进入海底管道，置换海底管道中的原油；

各所述第一阀门(16)和泵后隔离阀(18)均由所述控制系统远程控制。

3.如权利要求2所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，所述第一压力调节阀(5)下游还设置有第一旁通管线(19)；

所述第一旁通管线(19)与各所述第一置换流程分支管线(6)并联，且所述第一旁通管线(19)的出口设置在SDV阀(11)下游；

所述第一旁通管线(19)设置有第一旁通阀门(21)，所述第一旁通阀门(21)与所述控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

4.如权利要求3所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，所述第一压力调节阀(5)下游还设置有第二旁通管线(20)；

所述第二旁通管线(20)与各所述第二置换流程分支管线(7)并联，且所述第二旁通管线(20)的入口设置在SDV阀(11)下游，所述第二旁通管线(20)的出口与所述第三置换流程分支管线(8)相连；

所述第二旁通管线(20)设置有第二旁通阀门(22)，所述第二旁通阀门(22)与所述控制系统相连，由所述控制系统远程控制。

5.如权利要求4所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，所述第二置换流程管线(2)与所述第一旁通管线(19)之间还设置有第三旁通管线(23)，且所述第三旁通管线(23)的入口设置在所述第二压力调节阀(13)下游，所述第三旁通管线(23)的出口设置在所述第一旁通阀门(21)下游，所述第三旁通管线(23)上还设置有第二流程切换阀(24)，且所述第二流程切换阀(24)与所述控制系统相连。

6.如权利要求1所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，所述置换流程总管线(3)上设置有用于置换流量的计量的流量计(25)。

7.如权利要求5所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换装置，其特征在于，所述置换流程总管线(3)与所述海底管道之间设置有第二阀门(26)，用于事故工况下的海底管道隔离。

8.一种采用如权利要求7所述装置的无人驻守海上平台远程遥控置换方法，其特征在于包括以下步骤：

1)正常生产工况下，操作人员在陆地监控室远程监控生产，对各阀门进行远程控制；

2)计划停产置换工况或失主电停产置换工况下，主发电机或应急发电机工作，控制系统、通讯系统正常工作，通过远程遥控启动海水提升泵(4)和外输泵(17)驱动海水进行平台分离器和海底管道的置换工作，海水提升泵(4)和外输泵(17)由主发电机或应急发电机供电；

3)全失电停产置换工况下，平台依靠不间断电源UPS为控制系统和通讯系统供电，通过远程遥控启动柴油消防泵(12)驱动海水进行海底管道的置换。

9.如权利要求8所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换方法，其特征在于：所述步骤2)中，计划停产置换工况或失主电停产置换工况下，各阀门的启闭状态为：各所述第一阀门(16)、所述SDV阀(11)、各所述泵后隔离阀(18)、第二阀门(26)均呈开启状态；所述第一旁通阀门(21)、第二旁通阀门(22)、第二流程切换阀(24)以及第一流程切换阀(14)均呈关闭状态；

当各所述第一阀门(16)或SDV阀(11)无法开启时，则开启所述第一旁通阀门(21)；

当各所述泵后隔离阀(18)无法开启时，则开启所述第二旁通阀门(22)。

10.如权利要求8所述的一种无人驻守海上平台远程遥控置换方法，其特征在于：所述步骤3)中，全失电停产置换工况下，各阀门的启闭状态为：

各所述第一阀门(16)、SDV阀(11)、第一旁通阀门(21)、第二旁通阀门(22)、流程切换阀(14)均关闭；第二流程切换阀(24)、各泵后隔离阀(18)以及第二阀门(26)均呈开启状态；

当各所述泵后隔离阀(18)无法正常开启时，则开启所述第二旁通阀门(22)；

当第二流程切换阀(24)无法正常开启时，则开启第一流程切换阀(14)。

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