CN113006732A - 一种水下设备储能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下设备储能控制装置，包括承载撬，其顶部具有吊装耳板；底部固定有沉箱；其两侧固定有多个竖直布置的储能瓶，其前端面和后端面均固定有一个用于ROV操控的ROV操作面板；水下液压缸为两组，对称、且驱动方向相反布置在承载撬两侧面顶部，每一组均有两个同向布置的水下液压缸，每一个均位于ROV操作面板下部；承载撬两侧面上对称布置有两个翼板，每一个翼板底部两端分别通过两个连接部对应连接两个水下液压缸，且通过水下液压缸活塞杆改变伸缩状态带动翼板收回或展开；多根管汇和接头管件连接在储能瓶和ROV操作面板之间，及连接在储能瓶和水下液压缸之间；其中ROV操作面板上设置有多个液飞头插座。

Description

一种水下设备储能控制装置

技术领域

本发明涉及海洋油气田井安全技术领域，更具体的说是涉及一种水下设备储能控制装置。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的油气资源，开发海洋油气既有广阔的前景，同时也面临着巨大的风险和挑战。海洋深水油气开采作业自然环境恶劣、人员设施集中，一旦发生井喷爆炸等事故易产生连锁效应，处置不当将会造成人员伤亡、环境污染等重大生产安全事故。为了防止井喷、燃爆等事故的发生，需要配备水下应急封井抢险救援设备及水下储能控制装置，快速安全有效的控制水下应急封井设备实现封井。

现有水下设备储能控制装置一般通过框架结构安装于水下设备本体上，且在抢险救援时需要水下设备下放完成后才可以给储能控制装置充压，进而控制水下设备动作。此类结构不足之处在于水下设备安装储能控制装置后体积庞大、笨重，吊装下放困难，需要水下设备就位后才能充压，对于抢险救援工况来说时间成本比较高。

因此，如何提供一种水下设备储能控制装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种水下设备储能控制装置，通过结构改进，使水下储能控制装置与水下设备分开下放，不需要其它辅助设备连接固定，不发生工程费用，节省抢险救援的成本和时间。

本发明公开了一种水下设备储能控制装置，包括：

承载撬，承载撬为长方体，其顶部具有吊装耳板；其底部固定有沉箱；其两侧固定有多个竖直布置的储能瓶，其前端面和后端面均固定有一个用于ROV操控的ROV操作面板；

水下液压缸，水下液压缸为两组，对称、且驱动方向相反布置在承载撬两侧面顶部，每一组均有两个同向布置的水下液压缸，每一个均位于ROV操作面板下部；

翼板，承载撬两侧面上对称布置有两个翼板，每一个翼板底部两端分别通过两个连接部对应连接两个水下液压缸，且通过水下液压缸活塞杆改变伸缩状态带动翼板收回或展开；

多根管汇和接头管件连接在储能瓶和ROV操作面板之间，及连接在储能瓶和水下液压缸之间；

其中ROV操作面板上设置有能够匹配不同规格和压力要求的被控设备的多个液飞头插座。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水下设备储能控制装置，把储能控制装置和被控设备分开，到了水下由ROV携带飞线根据被控设备规格和充压需求连接对应的液飞头插座和管线，ROV操控ROV操作面板，对储能控制装置可以先下放进行充压，有了沉箱可以方便储能控制装置进入海床泥沙内，可独立下放到海床上，不需要其它辅助设备连接固定，不发生工程费用，节省抢险救援的成本和时间；两个翼板下放时收起，减小阻力，当到达海床，翼板展开，防止整套装置在水下环境中倾覆或沉陷，提高了储能控制装置的稳定性。

进一步地，沉箱侧壁设置多个第一通孔，其内部通过多个隔板分隔成多个腔室，每一个腔室中均固定有加强板；由此方便沉箱下放进入泥沙，上提回收时减小携带泥沙，其中加强板为斜板。

进一步地，ROV操作面板包括：面板本体、水下球阀、翼板球阀及压力显示仪表；面板本体上设置有多个连接孔、且通过第一螺栓与承载撬连接，其下部安装有多个液飞头插座，中部布置有与液飞头插座对应的两位两通的水下球阀，以及两个两位三通的翼板球阀，水下球阀和翼板球阀两侧均具有开关操作指示标识，其上部安装压力显示仪表；液飞头插座、水下球阀及压力显示仪表与储能瓶之间设置有多条分支回路，每一条分支回路依次连接储能瓶、管汇、接头管件、水下球阀、液飞头插座，接头管件的分支连接压力显示仪表，且任一回路可连接外部液压管线作为充液口和泄荷口；翼板球阀所在支路依次连接有储能瓶、管汇、接头管件、翼板球阀、管线及水下液压缸。其中，开关操作指示标识为镂空的S和O。

进一步地，面板本体正面上通过螺栓连接具有多个孔、可透视的防护盖，压力显示仪表通过压板安装于独立的仪表板上，仪表板与面板本体之间设置有垫板。

进一步地，每一个翼板板面开设有多个透水孔，其内部采用等边角钢分割成若干个单元，其一端采用不等边角钢与连接部连接，其另一端为自由端。

进一步地，每一组连接部均包括固定耳板、活动耳板、销轴、转轴及活动插销；固定耳板固定于承载撬顶部，其上具有第一转动孔和锁止孔；活动耳板与翼板一端固定，其上具有第二转动孔和铰接孔；第一转动孔和第二转动孔同轴布置、且均穿过转轴；锁止孔上插接有活动插销，铰接孔上通过销轴与水下液压缸活塞杆铰接。由此，翼板展开时，通过ROV打开活动插销，ROV通过操作一个翼板球阀，水下液压缸活塞腔受到储能瓶内的高压流体推力，推动活塞杆伸出，进而带动活动耳板相对转轴转动，进而翼板展开；展开到位后，ROV将活动插销插入到锁止孔内锁止；回位时，ROV将活动插销从锁止孔内拔出，通过操作控制面板，控制另一个翼板球阀，使来自储能瓶内的高压流体进入水下液压缸的活塞杆腔，推动活塞杆收回，进而活动耳板相对固定耳板转动，拉动翼板回位，然后ROV将活动插销插入到锁止孔内锁止。

进一步地，储能瓶底部固定在承载撬内部的托架上，并通过上下两组U型螺栓固定。

进一步地，两个ROV操作面板靠上部位均设置有ROV抓手。

进一步地，承载撬顶部敞开部位安装防护格栅板。

进一步地，相对的两个水下液压缸远离活塞杆的一端通过液缸连接板固定于承载撬上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种水下设备储能控制装置翼板收回的结构示意图；

图2附图为本发明提供的一种水下设备储能控制装置翼板展开的结构示意图；

图3附图示出了一个ROV操作面板的原理图；

图4附图示出了水下球阀与被控设备连接的原理示意图；

图5附图示出了翼板球阀和水下液压缸连接的原理示意图；

图6附图为ROV操作面板局部放大示意图；

图7和图8附图为图2的局部放大示意图；

图中：100-承载撬，101-储能瓶，102-ROV操作面板，1021-液飞头插座，1022-面板本体，1023-水下球阀，1024-第一翼板球阀，1025-第二翼板球阀，1026-压力显示仪表，1027-防护盖，1028-压板，1029-垫板，103-吊装耳板，200-沉箱，201-隔板，202-加强板，300-水下液压缸，400-翼板，401-透水孔，500-连接部，501-固定耳板，502-活动耳板，503-销轴，504-转轴，505-活动插销，600-管汇，700-接头管件，800-托架，801-U型螺栓，901-ROV抓手，902-防护格栅板，903-液缸连接板，X-飞线，B-被控设备控制面板，B1-被控设备执行机构。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见附图1和2，本发明实施例公开了一种水下设备储能控制装置，包括：

承载撬100，承载撬100为长方体，其顶部具有吊装耳板103；其底部固定有沉箱200；其两侧固定有多个竖直布置的储能瓶101，其前端面和后端面均固定有一个用于ROV操控的ROV操作面板102；

水下液压缸300，水下液压缸300为两组，对称、且驱动方向相反布置在承载撬100两侧面顶部，每一组均有两个同向布置的水下液压缸300，每一个均位于ROV操作面板102下部；

翼板400，承载撬100两侧面上对称布置有两个翼板400，每一个翼板400底部两端分别通过两个连接部500对应连接两个水下液压缸300，且通过水下液压缸300活塞杆改变伸缩状态带动翼板400收回或展开；

多根管汇600和接头管件700连接在储能瓶101和ROV操作面板102之间，及连接在储能瓶101和水下液压缸300之间；

其中ROV操作面板102上设置有能够匹配不同规格和压力要求的被控设备的多个液飞头插座1021。

本发明公开提供了一种水下设备储能控制装置，把储能控制装置和被控设备分开，到了水下由ROV携带飞线根据被控设备规格和充压需求连接对应的液飞头插座和管线，ROV操控ROV操作面板，对储能控制装置可以先下放进行充压，有了沉箱可以方便储能控制装置进入海床泥沙内，可独立下放到海床上，不需要其它辅助设备连接固定，不发生工程费用，节省抢险救援的成本和时间；两个翼板下放时收起，减小阻力，当到达海床，翼板展开，防止整套装置在水下环境中倾覆或沉陷，提高了储能控制装置的稳定性。

有利的是，沉箱200侧壁设置多个第一通孔，其内部通过多个隔板201分隔成多个腔室，每一个腔室中均固定有加强板202。由此方便沉箱下放进入泥沙，上提回收时减小携带泥沙，其中加强板为斜板。沉箱两侧面相交的拐角处采用圆形立柱连接。

参见附图3，ROV操作面板102包括：面板本体1022、水下球阀1023、翼板球阀及压力显示仪表1026；面板本体1022上设置有多个连接孔、且通过第一螺栓与承载撬100连接，其下部安装有多个液飞头插座1021，中部布置有与液飞头插座1021对应的两位两通的水下球阀1023，以及两个两位三通的翼板球阀(第一翼板球阀1024、第二翼板球阀1025)，水下球阀1023和翼板球阀两侧均具有开关操作指示标识，其上部安装压力显示仪表1026；液飞头插座1021、水下球阀1023及压力显示仪表1026与储能瓶101之间设置有多条分支回路，每一条分支回路依次连接储能瓶101、管汇600、接头管件700、水下球阀1023、液飞头插座1021，接头管件700的分支连接压力显示仪表1026，且任一回路可连接外部液压管线作为充液口和泄荷口；翼板球阀所在支路依次连接有储能瓶101、管汇600、接头管件700、翼板球阀1024、管线及水下液压缸300。面板本体具有限制操作手柄旋转操作的限位槽。

参见附图6，面板本体1022正面上通过螺栓连接具有多个孔、可透视的防护盖1027，压力显示仪表1026通过压板1028安装于独立的仪表板上，仪表板与面板本体1022之间设置有垫板1029。

有利的是，每一个翼板400板面开设有多个透水孔401，其内部采用等边角钢分割成若干个单元，其一端采用不等边角钢与连接部500连接，其另一端为自由端。

参见附图7和8，每一组连接部500均包括固定耳板501、活动耳板502、销轴503、转轴504及活动插销505；固定耳板501固定于承载撬100顶部，其上具有第一转动孔和锁止孔；活动耳板502与翼板400一端固定，其上具有第二转动孔和铰接孔；第一转动孔和第二转动孔同轴布置、且均穿过转轴504；锁止孔上插接有活动插销505，铰接孔上通过销轴503与水下液压缸300活塞杆铰接。

上述实施例中，储能瓶101底部固定在承载撬100内部的托架800上，并通过上下两组U型螺栓801固定。

上述实施例中，两个ROV操作面板102靠上部位均设置有ROV抓手901。

上述实施例中，承载撬100顶部敞开部位安装防护格栅板902。

上述实施例中，相对的两个水下液压缸300远离活塞杆的一端通过液缸连接板903固定于承载撬100上。

本发明提供的一种水下设备储能控制装置操作方法，包括以下步骤：

1)通过钢丝绳绞车和安装于承载撬的吊装耳板上的四链条索具连接吊装耳板下放整套储能控制装置至事故井封井设备附近，并由ROV摘勾，回收钢丝绳；

2)通过钻井平台热线连接液飞头插头，将插头与储能控制装置ROV操作面板液飞头插座连接并机械锁定进行充液，充液口对应ROV操作水下球阀手柄处于“O”位置；

3)对储能控制装置充液到预定压力，由ROV操作充液口对应的水下球阀手柄处于“S”位置，充压回路进行保压；

4)使用ROV拔出翼板收回状态时的活动插销，将ROV操作面板上控制水下液压缸伸出的水下球阀，由“S”右旋90°到“O”位使翼板处于展开状态；

5)使用ROV重新插入上述拔出的活动插销使翼板处于展开状态，将ROV操作面板上控制水下液压缸伸出的一个两位三通翼板球阀，由“O”左旋90°到“S”位；

6)参见附图4，根据水下被控设备控制(如对象防喷器和液压连接器等)所需的控制压力级别大小，ROV携带飞线X的一端液飞头连接储能控制装置ROV操作面板上对应压力和功能接口，飞线X的另一端液飞头由ROV连接至被控设备控制面板B上对应压力和功能接口，由ROV操作储能控制装置ROV操作面板上对应回路的两位两通水下球阀1023由“S”右旋90°到“O”位，释放的高压工作液经过飞线X和被控设备控制面板B后迅速到达被控设备执行机构B1工作口，关闭被控设备，待上述回路显示仪表达到指定压力后，将储能控制装置ROV操作面板上两位两通水下球阀1023由“O”左旋90°到“S”位，被控设备排除的低压液体可直接排入海水中；

7)重复步骤6)可实现对若干个执行机构的控制；

8)使用ROV拔出翼板展开状态时的活动插销，将ROV操作面板上控制水下液压缸收回的两位三通翼板球阀(第一翼板球阀1024)，由“S”右旋90°到“O”位使翼板处于收回状态；

9)使用ROV重新插入上述拔出的活动插销使翼板处于收回状态，将ROV操作面板上第一翼板球阀1024，由“O”左旋90°到“S”位；

步骤8)和9)，参见附图5，具体而言，水下液压缸300的控制回路包括多个储能瓶102、管汇500、压力显示仪表1026、两位三通翼板球阀(第一翼板球阀1024、第二翼板球阀1025、母接头、软管线和管路接头至水下液压缸300；来自储能瓶102的高压工作液经管汇500通过管路接头分别连接到上述两个两位三通翼板球阀的供给口，功能口通过管路连接到母接头的一端，母接头另一端接口通过软管线分别连接水下液压缸的活塞端和活塞杆端接口，两位三通翼板球阀的泄荷口对外敞开；两位三通翼板球阀在“S”位时，供给口封死，功能口与泄荷口相通，两位三通翼板球阀在“O”位时，供给口与功能口相通，泄荷口封死。

水下液压缸的活塞杆伸出过程为来自储能瓶的高压工作液经管汇通过管路接头连接到上述两位三通翼板球阀的供给口，功能口通过管路连接到母接头的一端，母接头另一端接口通过软管线连接水下液压缸的活塞端，操作上部第一翼板球阀由“S”到“O”位，水下液压缸活塞杆伸出；水下液压缸活塞杆端的工作液经管路接头和软管线、母接头、第二翼板球阀的泄荷口排到外部；水下液压缸的活塞杆收回过程为来自储能瓶的高压工作液经管汇通过管路接头连接到第二翼板球阀的供给口，功能口通过管路连接到母接头的一端，母接头另一端接口通过软管线连接水下液压缸的活塞杆端，操作下部两位三通水下球阀由“S”到“O”位，水下液压缸活塞杆收回；水下液压缸活塞端的工作液经管路接头和软管线、母接头、第一翼板球阀的泄荷口排到外部。

10)完成所有控制功能操作后，由ROV操作控制泄荷口的翼板球阀由“S”右旋90°到“O”位进行泄荷，泄荷完成后ROV将所有球阀由“S”右旋90°到“O”位，由ROV挂勾连接钢丝绳绞车，具备回收条件。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明承载撬与沉箱采用分体结构便于移运，沉箱内部具有斜板加强使其缓慢并牢固沉陷在海床下，吃入泥线深度能够满足ROV操作设备稳固性要求，两侧安装的可翻转翼板在展开状态时防倾覆和洋流冲击，整套储能控制装置可独立下放到海床上，不需要其它辅助设备连接固定，不发生工程费用，节省抢险救援的成本和时间。2、本发明储能控制装置充入高压工作液，由ROV携带液飞线插头连接执行机构后，只需ROV旋转操作水下球阀就可完成对执行机构控制功能，这种操作方式简便、安全可靠、响应迅速。本发明可以广泛应用于油气田应急抢险救援等领域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种水下设备储能控制装置，其特征在于，包括：

承载撬(100)，所述承载撬(100)为长方体，其顶部具有吊装耳板(103)；其底部固定有沉箱(200)；其两侧固定有多个竖直布置的储能瓶(101)，其前端面和后端面均固定有一个用于ROV操控的ROV操作面板(102)；

水下液压缸(300)，所述水下液压缸(300)为两组，对称、且驱动方向相反布置在所述承载撬(100)两侧面顶部，每一组均有两个同向布置的所述水下液压缸(300)，每一个均位于所述ROV操作面板(102)下部；

翼板(400)，所述承载撬(100)两侧面上对称布置有两个所述翼板(400)，每一个所述翼板(400)底部两端分别通过两个连接部(500)对应连接两个所述水下液压缸(300)，且通过所述水下液压缸(300)活塞杆改变伸缩状态带动所述翼板(400)收回或展开；

多根管汇(600)和接头管件(700)连接在所述储能瓶(101)和所述ROV操作面板(102)之间，及连接在所述储能瓶(101)和所述水下液压缸(300)之间；

其中所述ROV操作面板(102)上设置有能够匹配不同规格和压力要求的被控设备的多个液飞头插座(1021)。

2.根据权利要求1所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，所述沉箱(200)侧壁设置多个第一通孔，其内部通过多个隔板(201)分隔成多个腔室，每一个腔室中均固定有加强板(202)。

3.根据权利要求1所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，所述ROV操作面板(102)包括：面板本体(1022)、水下球阀(1023)、翼板球阀及压力显示仪表(1026)；所述面板本体(1022)上设置有多个连接孔、且通过第一螺栓与所述承载撬(100)连接，其下部安装有多个所述液飞头插座(1021)，中部布置有与所述液飞头插座(1021)对应的两位两通的所述水下球阀(1023)，以及两个两位三通的翼板球阀，所述水下球阀(1023)和所述翼板球阀两侧均具有开关操作指示标识，其上部安装所述压力显示仪表(1026)；所述液飞头插座(1021)、所述水下球阀(1023)及所述压力显示仪表(1026)与所述储能瓶(101)之间设置有多条分支回路，每一条所述分支回路依次连接所述储能瓶(101)、所述管汇(600)、所述接头管件(700)、所述水下球阀(1023)、所述液飞头插座(1021)，所述接头管件(700)的分支连接所述压力显示仪表(1026)，且任一回路可连接外部液压管线作为充液口和泄荷口；所述翼板球阀所在支路依次连接有所述储能瓶(101)、所述管汇(600)、所述接头管件(700)、所述翼板球阀(1024)、管线及所述水下液压缸(300)。

4.根据权利要求3所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，所述面板本体(1022)正面上通过螺栓连接具有多个孔、可透视的防护盖(1027)，所述压力显示仪表(1026)通过压板(1028)安装于独立的仪表板上，所述仪表板与所述面板本体(1022)之间设置有垫板(1029)。

5.根据权利要求1所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，每一个所述翼板(400)板面开设有多个透水孔(401)，其内部采用等边角钢分割成若干个单元，其一端采用不等边角钢与所述连接部(500)连接，其另一端为自由端。

6.根据权利要求5所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，每一组连接部(500)均包括固定耳板(501)、活动耳板(502)、销轴(503)、转轴(504)及活动插销(505)；所述固定耳板(501)固定于所述承载撬(100)顶部，其上具有第一转动孔和锁止孔；所述活动耳板(502)与所述翼板(400)一端固定，其上具有第二转动孔和铰接孔；所述第一转动孔和所述第二转动孔同轴布置、且均穿过所述转轴(504)；所述锁止孔上插接有活动插销(505)，所述铰接孔上通过所述销轴(503)与所述水下液压缸(300)活塞杆铰接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，所述储能瓶(101)底部固定在所述承载撬(100)内部的托架(800)上，并通过上下两组U型螺栓(801)固定。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，两个所述ROV操作面板(102)靠上部位均设置有ROV抓手(901)。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，所述承载撬(100)顶部敞开部位安装防护格栅板(902)。

10.根据权利要求1-6任一项所述的一种水下设备储能控制装置，其特征在于，相对的两个所述水下液压缸(300)远离活塞杆的一端通过液缸连接板(903)固定于所述承载撬(100)上。

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