CN115059453B - 一种纯电模块化水下测试树 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种纯电模块化水下测试树，一种纯电模块化水下测试树，包括：连断器，其中形成有第一通道；在连断器中设置有锁合组件以及用于驱动锁合组件的连接驱动机构，在连断器中埋设有第一电连接插头，连接驱动机构与第一电连接插头电连接；剪封组件，其中形成有与第一通道相连通的第二通道；剪封组件包括至少一个能够封堵第二通道的剪封器；在剪封组件上形成有用于与锁合组件锁合连接的连接部；在连接部上设置有用于与第一电连接插头嵌插配合的第二电连接插头；在剪封器上远离连接部的一端设置有加热装置；加热装置和剪封器均与第二电连接插头电连接。本申请的一种纯电模块化水下测试树，连断器和剪封组件的响应速度快，作业安全性高。

Description

一种纯电模块化水下测试树

技术领域

本申请涉及海洋油气开发技术领域，特别涉及一种纯电模块化水下测试树。

背景技术

由于深水海域存在台风频发、伴有内波流、多相井流、平台漂移、井控等风险高和控制难度大等问题。在深海油气及可燃冰等资源勘探、钻井、测试、完井作业、清井放喷、修井等作业过程，作业所采用的浮式平台或钻井船受风、浪、流等影响会发生升沉、纵摇、横摇等运动，与之相连的管柱也会随之运动。若遭遇恶劣海况，如台风、潮汐、海啸等，要求立即停止作业，则需通过管柱上的水下测试树封堵海底井口处管柱内高压流体，并迅速断开管柱，使平台或钻井船能快速撤离，以确保平台、工作人员和设备的安全。如果没能及时安全撤离，可能发生浮式平台或钻井船沉没等严重安全事故，威胁到工作人员的生命安全，导致巨大的设备及经济损失，造成油气泄漏对海洋生态环境造成严重污染。

现有一种纯电模块化水下测试树，一般包括连接器和剪封器，连接器用于与剪封器连接，其主要采用液压直接控制。

具体的说，液压直接控制是在深水环境中通过长距离的液压管线控制。由于液压传动的自身特性，导致其响应时间有一定的滞后性，大大影响了钻井船的撤离效率，并且，其的中液压油易发生泄漏，液压油的污染甚至有可能导致液压系统失效；液压油在管路中流动会产生压力损失，当管路较长时压力损失较大、传功效率降低，并且，长时间使用后液压油也会造成管路变形；此外，当环境变化太大时，液压油也不易保持负载运动速度的稳定性。因此，液压传动不宜用于远距离控制与传动，从而局限了水下测试树的范围；且液压控制响应速度慢，不利于实现高效控制。

除上述的诸多缺点外，现有的水下测试树，由于作业环境位于海底，油气混合物在采集口处极易由于低温高压而与海水混合形成类冰状的结晶物质，由于水下测试树的管道开口较小，结晶物质极易堆积于水下测试树的管道中，从而影响水下测试树内部各种零部件的正常运作，影响作业效率和作业安全性。

发明内容

本申请旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种纯电模块化水下测试树：连断器与剪封组件通过电连接插头电连接，使得其中的零部件均由电力驱动，连断器和剪封组件的响应速度快；此外，剪封组件中设置有加热装置，其能够对油气混合物进行加热，防止油气混合物结晶而影响剪封器的正常运作，作业安全性高。

根据本申请的一种纯电模块化水下测试树，包括：

连断器，包括第一外壳体和第一内管，所述第一内管中形成有第一通道；在所述第一外壳体和所述第一内管之间设置有锁合组件以及用于驱动所述锁合组件的连接驱动机构，在所述第一外壳体的底部端面埋设有第一电连接插头，所述连接驱动机构与所述第一电连接插头电连接；

剪封组件，其中形成有第二通道，在连接状态下，所述第一通道与所述第二通道连通；所述剪封组件包括第二外壳组件，以及至少一个设置于所述第二外壳组件内部、且能够封堵所述第二通道的剪封器；在所述第二外壳组件上形成有用于与所述锁合组件锁合连接的连接部；在所述连接部上设置有用于与所述第一电连接插头嵌插配合的第二电连接插头；在所述剪封器上远离所述连接部的一端设置有加热装置；所述加热装置和所述剪封器均与所述第二电连接插头电连接。

根据本申请实施例的一种纯电模块化水下测试树，至少具有如下有益效果：

在连断器和剪封组件上分别设置第一电连接插头和第二电连接插头，使得连断器上的连接驱动机构和剪封组件中的剪封器都能由电力驱动，相比于传统技术中采用液压控制的方式，如此，一种纯电模块化水下测试树的响应速度能够大幅提高，以及，在紧急情况下连断器能够及时与剪封器分离，从而有利于提高作业效率和作业安全性。

此外，在剪封器上远离连接部的一端设置有加热装置，如此设置，加热装置能够对第二通道入口处的油气混合物进行加热，能够避免油气混合物在低温高压的情况下与海水混合形成结晶物质，从而影响剪封器正常作业，如此，一种纯电模块化水下测试树的安全性和可靠性好。

根据本申请的一些实施例，所述加热装置包括内管、外管和电加热棒，所述电加热棒设置有若干根且分别沿圆周方向间隔设置于所述内管和所述外管之间。

根据本申请的一些实施例，在所述外管的外侧壁还设置有保温层。

根据本申请的一些实施例，所述连接驱动机构为电磁驱动结构；在所述锁合组件上设置有第一磁吸物，所述连接驱动机构用于产生吸引或排斥所述第一磁吸物的磁力，以使所述锁合组件与所述连接部锁合连接。

根据本申请的一些实施例，在所述连接部上设置有第二磁吸物，所述连接驱动机构用于产生吸引或排斥所述第二磁吸物的磁力。

根据本申请的一些实施例，在所述连接部上对应所述锁合组件处设置有定位槽；所述锁合组件包括固定环、滚珠和活动环；所述固定环设置于所述第一内管外侧，且其壁厚小于所述滚珠的直径，在所述固定环的侧壁上沿其圆周面间隔设置有通孔，所述滚珠设置于所述通孔，所述活动环套设于所述固定环外侧且能够相对所述固定环滑动，所述第一磁吸物设置于所述活动环顶端，所述活动环底端设置有导向槽，当所述导向槽与所述滚珠接触时，所述导向槽的槽壁能够推动所述滚珠滚动并卡合于所述定位槽。

根据本申请的一些实施例，所述连接驱动机构包括两个在所述第一通道轴线方向上间隔设置的第一电磁吸结构和第二电磁吸结构，所述第一磁吸物设置于所述第一电磁吸结构和所述第二电磁吸结构之间。

根据本申请的一些实施例，当所述剪封器设置有两个及以上时，所述第二外壳组件包括若干第二外壳体和若干连接器，相邻的两个所述第二外壳体通过所述连接器连接，每一所述剪封器设置于每一所述第二外壳体内部，所述加热装置套设于所述连接器的中空内部。

根据本申请的一些实施例，当所述剪封器设置有两个及以上时，靠近所述剪封组件顶端的剪封器为电控球阀机构，靠近所述剪封组件底端的剪封器为电控球阀机构或电控瓣阀机构。

根据本申请的一些实施例，所述电控球阀机构包括球阀驱动装置、驱动环和球阀组件；所述球阀组件包括上阀座、下阀座和球阀体，其中，所述上阀座和所述下阀座设置于所述第二外壳体，所述球阀体转动设置于所述上阀座和所述下阀座之间形成的阀腔中，所述球阀体上设置有剪切口，所述球阀体转动以封闭所述第二通道；所述球阀驱动装置设置于所述第二外壳体内侧壁且位于所述球阀组件底部，所述驱动环连接所述球阀驱动装置和所述球阀体，所述球阀驱动装置用于驱动所述驱动环沿轴向滑动以推动所述球阀体转动。

根据本申请的一些实施例，在所述球阀体的侧壁且在圆心所在的轴线上沿径向对称设置有凸柱，在所述驱动环的内侧壁设置有第一导向槽，所述凸柱能够相对所述第一导向槽滑动；在所述球阀体的侧壁对称设置有偏离其圆心的第二导向槽，在所述驱动环的内侧壁设置有驱动块，所述驱动块插设于所述第二导向槽；当所述驱动环沿轴向滑动时，所述驱动块推动所述球阀体转动。

根据本申请的一些实施例，所述球阀驱动装置为中空轴电机，所述驱动环与所述中空轴电机的转子螺纹连接。

根据本申请的一些实施例，在所述第二外壳体内部设置有第二内管，所述驱动环套设于所述第二内管外侧，所述下阀座与所述第二内管顶端之间连接有弹簧。

根据本申请的一些实施例，所述电控瓣阀机构包括阀体、第二电磁驱动组件和第三内管，所述阀体包括阀座和阀瓣，所述阀瓣与所述阀座之间设置有能够使所述阀瓣处于闭合状态的扭簧；其中，所述第二电磁驱动组件设置于所述第二外壳体内侧壁，所述第三内管套设于所述第二外壳体中，并且，所述第三内管的直径小于所述阀座开口的直径；所述第三内管能够穿设于所述阀座开口并使所述阀瓣朝所述第二外壳体底端一侧撑开，在所述第三内管的一端设置有第三磁吸物，所述第二电磁驱动组件用于驱动所述第三内管滑动，以使所述阀瓣撑开或闭合。

根据本申请的一些实施例，在所述阀座与所述第二内管之间设置有第一弹性件。

根据本申请的一些实施例，所述第二电磁驱动组件包括在第二通道轴向上依次设置的第三电磁吸结构和第四电磁吸结构，所述第三磁吸物设置于所述第三电磁吸结构和所述第四电磁吸结构之间。

根据本申请的一些实施例，在所述第二外壳体设置有高压流道，所述高压流道连通所述第二外壳体的侧壁和所述连接部。

根据本申请的一些实施例，在所述连断器与所述剪封组件之间设置有辅助分离结构；所述辅助分离结构包括扭转环和设置于所述连断器上的螺纹；所述扭转环与所述连断器螺纹连接，并且，所述扭转环底端与所述连接部的端面抵接。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一种实施例中一种纯电模块化水下测试树的剖面图。

图2为本申请一种实施例中连断器的剖面图。

图3是本申请一种实施例中连接驱动机构和锁合组件在装配状态下的剖面图。

图4为本申请一种实施例中展示连断器与剪封组件连接部位的爆炸图。

图5为本申请一种实施例中电控球阀机构在第二外壳体中装配状态的剖面图。

图6为本申请一种实施例中展示球阀组件具体结构的立体图。

图7为本申请一种实施例中驱动环的立体图。

图8为本申请一种实施例中电控瓣阀机构的剖面图。

图9为本申请一种实施例中阀体的立体图。

图10为本申请一种实施例中加热装置的局部剖面图。

图11为本申请一种实施例中第二外壳体的局部剖面图。

图12为本申请另一种实施例中一种纯电模块化水下测试树的剖面图。

图13为本申请再一种实施例中一种纯电模块化水下测试树的剖面图。

图14为本申请一种实施例中第二外壳组件的剖面图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后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申请和简化描述，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申请的限制。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

下面根据图1至图14描述本申请的一种纯电模块化水下测试树。

参考图1、图12和图13，本申请的一种纯电模块化水下测试树，包括：

连断器A，包括第一外壳体110和第一内管120，第一内管120中形成有第一通道a；在第一外壳体110和第一内管120之间设置有锁合组件200以及用于驱动锁合组件200的连接驱动机构300，在第一外壳体110的底部端面埋设有第一电连接插头410，连接驱动机构300与第一电连接插头410电连接；

剪封组件B，其中形成有第二通道b，在连接状态下，第一通道a与第二通道b连通；剪封组件B包括第二外壳组件500，以及至少一个设置于第二外壳组件500内部、且能够封堵第二通道b的剪封器；在第二外壳组件500上形成有用于与锁合组件200锁合连接的连接部510；在连接部510上设置有用于与第一电连接插头410嵌插配合的第二电连接插头420；在剪封器上远离连接部510的一端设置有加热装置600；加热装置600和剪封器均与第二电连接插头420电连接。

需要理解的是，连断器A和剪封组件B均为中空设置，具体地说，在连断器A中形成有第一通道a，在剪封组件B中形成有第二通道b，在连接状态下，第一通道a和第二通道b相连通。在作业时，剪封组件B插设于海底地表的采集口处，输送软管穿设于第一通道a和第二通道b之间且连接海上的开采船或开采平台，以实现将采集口的油气输送至开采船上。同时，亦需要理解的是，在作业时，连断器A顶端连接有管线，输送软管套设于管线内部，管线中埋设有电缆等实现电连接控制的控制线。

可以理解的是，连断器A的第一外壳体110和第一内管120之间设置有连接驱动机构300，在第一外壳体110中埋设有第一电连接插头410，第一电连接插头410与管线中的电缆连接，连接驱动机构300与第一电连接插头410电连接，从而实现对连接驱动机构300的电控制。进一步的，锁合组件200设置于连断器A的第一外壳体110和第一内管120之间，连接驱动机构300用于驱动锁合组件200与剪封组件B上的连接部510锁止配合，从而实现连断器A与剪封组件B之间的固定连接。如此设置，连断器A与剪封组件B之间的连接由电力驱动，相比于常规技术中采用液压控制的方式，如此，连断器A上的锁合组件200能够快速响应，从而能够快速地与剪封组件B连接或分离，连接效率快，作业安全性高。

可以理解的是，参考图13，剪封组件B中设置有一个剪封器；亦或者，根据实际作业情况，参考图1或图12，剪封器在第二通道b的轴线方向上设置有多个，各剪封器能够同时对第二通道b的不同轴向位置分别进行封堵，从而提高封堵效果。同时，各剪封器均由电力驱动，如此，同样可提高剪封器的响应速度，在紧急情况下能够实现快速封堵第二通道b，从而提高作业安全性。

进一步的，在剪封组件B中、位于剪封器远离连接部510的一端设置有加热装置600，需要注意的是，加热装置600设置于第二通道b中。由于一种纯电模块化水下测试树的作业环境位于深海海底表面，此处环境为低温高压，而油气混合物在低温高压的环境下极易与海水混合形成类冰状的结晶物质，若油气混合物在剪封组件B中的第二通道b中结合形成结晶物质，则极易容易造成堵塞，导致剪封器无法正常作动，影响剪封组件B的功能实现，导致在紧急情况下剪封组件B失效，影响作业安全性。基于此，在第二通道b中设置加热装置600，使其能够对第二通道b中的油气混合物进行加热，使油气混合物脱离结晶环境，能够有效保障第二通道b顺畅，从而保障各剪封器能够顺畅作动，有利于提高剪封组件B的可靠性和安全性。

参考图1、图10、图12和图13，在本申请的一些实施例中，加热装置600包括内管610、外管620和电加热棒630，电加热棒630设置有若干根且分别沿圆周方向间隔设置于内管610和外管620之间。

可以理解的是，内管610的中空内部与第二通道b相连通，同时，电加热棒630设置于内管610和外管620之间，电加热棒630通电加热后，对流经内管610的油气混合物进行加热，使得油气混合物脱离低温高压的环境，进而避免油气混合物在低温高压的环境下与海水混合形成类冰状的结晶物质。

进一步的，参考图10，需要理解的是，在外管620的外侧壁还设置有保温层640。保温层640用于防止电加热棒630的产生的热量在外部低温环境中过快散失，有利于提高保温效果，节约电加热棒630的能耗。

参考图2至图3，在本申请的一些实施例中，连接驱动机构300为电磁驱动结构；在锁合组件200上设置有第一磁吸物210，电磁驱动机构用于产生吸引或排斥第一磁吸物210的磁力，以使锁合组件200与连接部510锁合连接。

可以理解的是，连接驱动机构300设置为电磁驱动结构，同时，在锁合组件200上设置第一磁吸物210。如此，对连接驱动机构300通正向电流使其产生磁吸力，即可使连接驱动机构300吸附第一磁吸物210，从而使得锁合组件200正向移动并与连接部510锁合连接；亦或者，对连接驱动机构300通反向电流使其产生排斥力，即可使连接驱动机构300推动第一磁吸物210远离，使锁合组件200反向移动从而与连接部510脱离锁合状态并互相分离。需要理解的是，在锁合组件200与连接部510锁合连接后，对连接驱动机构300持续通以正向电流，从而使得连接驱动机构300能够使得锁合组件200保持稳定的锁合状态。

通过如此设置，连接驱动机构300的结构简单，驱动稳定，控制方便，因而也具备较低的故障率，可靠性较强。

参考图4，在本申请的一些实施例中，在连接部510上设置有第二磁吸物511，连接驱动机构300用于产生吸引或排斥第二磁吸物511的磁力。

可以理解的是，在连接部510的端面上设置第二磁吸物511，能够对剪封组件B与连断器A的连接或分离起到辅助作用。需要理解的是，第一磁吸物210和第二磁吸物511可选用相同极性的材质制成。

具体的说，在连接驱动机构300吸附第一磁吸物210时，其也产生吸附第二磁吸物511的磁吸力，由于第二磁吸物511设置于剪封组件B的连接部510上，因此，在第二磁吸物511与连接驱动机构300相吸的过程中，第二磁吸物511对连断器A的靠近起到导向作用，也起到辅助推动作用，使得锁合组件200能够更加准确、有力地与连接部510锁合连接；并且，在锁合组件200与连接部510锁合连接后，对连接驱动机构300持续通电使其保持对第一磁吸物210和第二磁吸物511的磁吸力，从而能够保障连断器A与剪封组件B之间连接稳定；而在连接驱动机构300排斥第一磁吸物210时，其也产生排斥第二磁吸物511的排斥力，因此，第二磁吸物511推动连接驱动机构300远离连接部510，同时，连接驱动机构300也推动第一磁吸物210远离，从而使得连断器A与剪封组件B的分离更加迅速。

如此设置，连断器A与剪封组件B的连接或分离效率更高。

参考图2至图4，在本申请的一些实施例中，在连接部510上对应锁合组件200处设置有定位槽512；锁合组件200包括固定环220、滚珠230和活动环240；固定环220设置于第一内管120外侧，且其壁厚小于滚珠230的直径，在固定环220的侧壁上沿其圆周面间隔设置有通孔221，滚珠230设置于通孔221，活动环240套设于固定环220外侧且能够相对固定环220滑动，第一磁吸物210设置于活动环240顶端，活动环240底端设置有导向槽241，当导向槽241与滚珠230接触时，导向槽241的槽壁能够推动滚珠230滚动并卡合于定位槽512。

如此设置，当连接驱动机构300吸附第一磁吸物210时，活动环240沿第一通道a的轴向移动，当活动环240上的导向槽241与固定环220通孔221中的滚珠230接触，并推动滚珠230逐渐朝连接部510上的定位槽512移动，活动环240在第一次磁吸物的带动下继续移动，当导向槽241与滚珠230的位置互相错开时，滚珠230与活动环240的内侧壁抵接，此时，滚珠230已卡合于定位槽512和固定环220的通孔221之间，连接部510与锁合组件200互相锁合完毕。与此同时，连断器A上的第一电连接插头410与剪封组件B上的第二电连接插头420嵌插连接。同理，当连接驱动机构300排斥第一磁吸物210时，活动环240反向移动直至滚珠230能够滚动进入到导向槽241并完全离开定位槽512，从而使得锁合组件200与连接部510实现分离。

参考图2至图3，在本申请的一些实施例中，连接驱动机构300包括两个在第一通道a轴线方向上间隔设置的第一电磁吸结构310和第二电磁吸结构320，第一磁吸物210设置于第一电磁吸结构310和第二电磁吸结构320之间

可以理解的是，第一电磁吸结构310间隔一定距离设置于第二电磁吸结构320下方。

需要理解的是，在第一电磁吸结构310和第二电磁吸结构320均设置有线圈，从而使其在通电时能够产生磁吸力。

需要理解的是，对连接驱动机构300通以正向电流时，第一电磁吸结构310和第二电磁吸结构320能够产生磁性相反的磁吸力，从而使得在第一电磁吸结构310在吸附第一磁吸物210时，第二电磁吸结构320排斥第一磁吸物210，也即，第二电磁吸机构辅助推动第一磁吸物210靠近第一电磁吸结构310。如此，在连断器A与剪封组件B连接过程中，能够使得活动环240能够更加有力地推动滚珠230在通孔221中滚动并卡进定位槽512；在连断器A与剪封组件B分离过程中，则相反，具体为，第二电磁吸结构320在吸附第一磁吸物210时，第一电磁吸结构310排斥第一磁吸物210，因此，有利于提高分离速度。

参考图1、图12至图14，在本申请的一些实施例中，当剪封器设置有两个及以上时，第二外壳组件500包括若干第二外壳体500a和若干连接器500b，相邻的两个第二外壳体500a通过连接器500b连接，每一剪封器设置于每一第二外壳体500a内部，加热装置600套设于连接器500b的中空内部。

可以理解的是，每一剪封器设置于每一第二外壳体500a中，如此，剪封器拆装方便，便于后期维护与保养；进一步的，相邻的两个第二外壳体500a之间连接有连接器500b，如此，即使是不同型号类型的剪封器，也能通过连接器500b轻松组装在同一剪封组件B中。

进一步的，加热装置600套设于连接器500b的中空内部，如此，能够保障流经每一剪封器的油气混合物不会由于低温高压而在剪封器附近与海水混合形成结晶物质，导致第二通道b堵塞并影响剪封器正常作业，从而有利于保障各剪封器正常运作。

参考图1和图12，在本申请的一些实施例中，当剪封器设置有两个及以上时，靠近剪封组件B顶端的剪封器为电控球阀机构520，靠近剪封组件B底端的剪封器为电控球阀机构520或电控瓣阀机构530。

参考图5至图7，在本申请的一些实施例中，电控球阀机构520包括球阀驱动装置521、驱动环522和球阀组件523；球阀组件523包括上阀座5231、下阀座5232和球阀体5233，其中，上阀座5231和下阀座5232设置于第二外壳体500a，球阀体5233转动设置于上阀座5231和下阀座5232之间形成的阀腔中，球阀体5233上设置有剪切口52331，球阀体5233转动以封闭第二通道b；球阀驱动装置521设置于第二外壳体500a内侧壁且位于球阀组件523底部，驱动环522连接球阀驱动装置521和球阀体5233，球阀驱动装置521用于驱动驱动环522沿轴向滑动以推动球阀体5233转动。

具体的说，球阀驱动装置521设置于第二外壳体500a的内侧壁，并且，其驱动端与驱动环522连接；同时，驱动环522滑动设置于第二外壳体500a的中空内部，球阀驱动装置521用于使驱动环522沿轴向直线滑动。当球阀驱动装置521作动时，其驱动端推动驱动环522沿轴向直线滑动。同时，球阀组件523设置于球阀驱动装置521顶端一侧，当驱动环522在球阀驱动装置521的驱动下沿轴向滑动时，驱动环522推动球阀组件523作动，以使得球阀组件523切断输送软管并实现对剪封器中空内部的封堵。

可以理解的是，上阀座5231和下阀座5232之间形成有能够容纳球阀体5233的弧形腔，需要注意的是，弧形腔并不是封闭式腔体，球阀体5233能够在弧形腔中转动；同时，在球阀体5233的表面上对称设置有平面，在装配状态下，球阀体5233表面上的平面位于弧形腔外侧，并且，在平面上设置有与驱动环522配合的结构。

进一步的，球阀体5233为中空结构，在球阀体5233的相对两侧设置有剪切口52331，剪切口52331与球阀体5233的中空结构相连通。

在使用时，输送软管穿设于第二通道b中且穿设于球阀体5233，以将采集口的油气输送至开采船；当连断器A需要与剪封组件B断开连接时，球阀驱动装置521驱动驱动环522使其推动球阀体5233转动，从而使得球阀体5233上的剪切口52331转动并切断输送软管并实现对剪封组件B内第二通道b的封堵。

参考图5至图7，在本申请的一些实施例中，在球阀体5233的侧壁且在圆心所在的轴线上沿径向对称设置有凸柱52332，在驱动环522的内侧壁设置有第一导向槽5221，凸柱52332能够相对第一导向槽5221滑动；在球阀体5233的侧壁对称设置有偏离其圆心的第二导向槽52333，在驱动环522的内侧壁设置有驱动块5222，驱动块5222插设于第二导向槽52333；当驱动环522沿轴向滑动时，驱动块5222推动球阀体5233转动。

可以理解的是，球阀体5233在其侧壁上、位于圆心所在轴线上沿其径向对称设置有凸柱52332，对应的，在驱动环522的内侧壁上设置有第一导向槽5221，在装配状态下，凸柱52332插设于第一导向槽5221中但并不固定，如此，当驱动环522沿轴向直线滑动时，球阀体5233并不会跟随驱动环522的滑动而沿轴向移动。

进一步的，同样位于球阀体5233设置有凸柱52332的侧面上，在偏离其圆心处对称设置有第二导向槽52333，在驱动环522上、位于第一导向槽5221的一侧设置有驱动块5222，驱动块5222插设于第二导向槽52333中但并不固定。如此，由于凸柱52332能够在第一导向槽5221中滑动，在驱动环522滑动过程中，球阀体5233在剪封器的轴向位置上不会发生变化；因此，当驱动环522沿轴向直线滑动时，凸柱52332与第一导向槽5221发生相对滑动，而第二导向槽52333与驱动块5222配合，驱动环522滑动时，驱动块5222带动球阀体5233转动，从而使得球阀体5233上的剪切口52331能够转动并切断输送软管，以及实现对剪封组件B内第二通道b的封堵。

球阀组件523如此设置，结构简单，装配方便，故障率低，能够有效保障作业安全性和可靠性。

参考图5，在本申请的一些实施例中，球阀驱动装置521为中空轴电机，驱动环522与中空轴电机的转子螺纹连接。

可以理解的是，由于上阀座5231和下阀座5232固定设置于第二外管620，而球阀体5233转动设置于上阀座5231和下阀座5232之间形成的弧形腔中，因此，当中空电机的转子转动时，驱动环522仅能沿轴线方向直线滑动而不会跟随转子转动。将球阀驱动装置521设置为中空轴电机，如此设置，使得驱动环522的滑动行程精确可控，进而使得球阀体5233能够精确控制其剪切口52331的大小，从而能够控制输送软管的输送流量。

参考图5，在本申请的一些实施例中，在第二外壳体500a内部设置有第二内管560，驱动环522套设于第二内管560外侧，下阀座5232与第二内管560顶端之间连接有弹簧540。

可以理解的是，第二内管560固定设置于第二外壳体500a内部，下阀座5232设置于第二内管560顶端，并且，下阀座5232与第二内管560的顶端之间连接有弹簧540。需要注意的是，在一般情况下，弹簧540处于自然状态；当下阀座5232受到较大压力时，弹簧540处于压缩状态。

通过在第二内管560与下阀座5232之间设置弹簧540，使得下阀座5232能够在第二通道b的轴向上移动，当下阀座5232压缩弹簧540时，上阀座5231和下阀座5232之间的弧形腔变大，球阀体5233转动时与上阀座5231和下阀座5232之间的摩擦力变小，从而使得球阀体5233的转动更为顺畅，此外，也能够防止井喷情况发生。

更具体的说，在连断器A与剪封组件B连接后，且在一种纯电模块化水下测试树正式作业前，剪封组件B中各剪封器处于封闭状态，此时，剪封组件B中的第二通道b被电控球阀机构520和/或电控瓣阀机构530封堵。

以电控球阀机构520为例。在封堵情况下，球阀体5233的剪切口52331与第二通道b相错开，并且，由于电控球阀机构520底端的第二通道b直接与采集口相连通，采集口处的油气混合物为低温高压状态，而电控球阀机构520顶端的第二通道b与第一通道a相连通，因此，电控球阀机构520上下两端之间存在较大的压力差，此时，若直接控制电控球阀机构520使球阀体5233强行转动从而使第二通道b贯通，由于巨大压力差的存在，极易产生井喷事故。基于此，在下阀座5232与第二内管560之间设置弹簧540，在第二通道b贯通前，位于海上的采集平台或采集船向第一通道a灌注与采集口处油气混合物压力相等的高压流体，由于第一通道a与第二通道b相连通，并且，由于球阀体5233封堵住第二通道b，高压流体挤压球阀体5233的表面并推动下阀座5232向下移动，在下阀座5232向下移动的过程中，上阀座5231和下阀座5232之间的弧形腔变大，球阀体5233转动时的摩擦力渐渐变小，并且，由于球阀体5233上下两侧的压力趋于对等，在球阀体5233完全打开后，第二通道b内部并不会发生井喷现象，从而有利于保障作业安全。

参考图8至图9，在本申请的一些实施例中，电控瓣阀机构530包括阀体531、第二电磁驱动组件和第三内管533，阀体531包括阀座5311和阀瓣5312，阀瓣5312与阀座5311之间设置有能够使阀瓣5312处于闭合状态的扭簧；其中，第二电磁驱动组件设置于第二外壳体500a内侧壁，第三内管533套设于第二外壳体500a中，并且，第三内管533的直径小于阀座5311开口的直径；第三内管533能够穿设于阀座5311开口并使阀瓣5312朝第二外壳体500a底端一侧撑开，在第三内管533的一端设置有第三磁吸物550，第二电磁驱动组件用于驱动第三内管533滑动，以使阀瓣5312撑开或闭合。

可以理解的是，阀瓣5312朝向第二外壳体500a底端一侧撑开，同时，阀体531与阀瓣5312之间设置有扭簧，扭簧用于使阀瓣5312闭合。由于剪封组件B插设于采集口，采集口处的压力较大，阀体531如此设置，再无其他机构作用力的情况下，扭簧能够使阀瓣5312紧紧闭合，同时，采集口处的压力也能够使得阀瓣5312紧紧闭合，相比于电控球阀机构520，在剪封组件B的底端设置电控瓣阀机构530，能够使得阀体531能够对第二通道b实现较为紧密的第一次封堵。

可以理解的是，电控瓣阀机构530还包括第二电磁驱动组件和第三内管533。具体的说，第二电磁驱动组件设置于第二外壳体500a内侧壁，第三内管533设置于第二外壳体500a中空内部且能够穿设于阀座5311的开口，第三内管533的直径略小于阀座5311的开口直径，进一步的，在第三内管533上的一端设置有第三磁吸物550，第二电磁驱动组件用于产生对第三磁吸物550的磁吸力或排斥力，从而驱动第三内管533沿第二通道b的轴向滑动，以使第三内管533滑动穿设于阀座5311开口并撑开阀瓣5312，或者，使第三内管533离开阀座5311从而使阀瓣5312在扭簧及采集口的双重压力下关闭。

通过如此设置，阀瓣5312的开合由电磁驱动，响应速度快、结构简单且驱动稳定，有利于大幅提高开合的可靠性；此外，当第三内管533离开阀座5311开口后，阀瓣5312的能够在扭簧及采集口压力的双重作用下自动关闭，能够实现对采集口的及时封堵。

参考图8，在本申请的一些实施例中，在阀座5311与第二内管560之间设置有第一弹性件540。

可以理解的是，第一弹性件540套设于第三内管533外侧且位于阀座5311与第三内管533上设置有第三磁吸物550之间。设置第一弹性件540，能够保证在第二电磁驱动组件失效情况下，使得第三内管533自动离开阀座5311开口并使阀瓣5312及时关闭以封堵采集口，从而提高剪封器的可靠性和安全性，为剪封组件B和连断器A的及时分离提供有利条件。

具体地说，当第二电磁驱动组件驱动第三内管533撑开阀瓣5312时，第一弹性件540处于压缩状态；当第二电磁驱动组件驱动第三内管533离开阀座5311开口并使第三内管533到达行程最顶端时，第一弹性件540处于自然状态。如此设置，当第二电磁驱动组件失效时，能够保证第三内管533及时离开阀座5311开口，从而使得阀瓣5312及时闭合

参考图8，在本申请的一些实施例中，第二电磁驱动组件包括在第二通道b轴向上依次设置的第三电磁吸结构5321和第四电磁吸结构5322，第三磁吸物550设置于第三电磁吸结构5321和第四电磁吸结构5322之间。

可以理解的是，第二电磁驱动组件如此设置，其对第三内管533的驱动力较大且驱动稳定。具体的说，在驱动时，第三电磁吸结构5321和第四电磁吸结构5322分别产生对第三磁吸物550不同的驱动力。即，当驱动第三内管533穿设于阀座5311开口时，第三电磁吸结构5321与第三磁吸物550相吸引，第四电磁吸结构5322与第三磁吸物550相排斥，由于扭簧及采集口压力的存在，如此设置，能够增强第三内管533撑开阀瓣5312的力，使得阀体531的打开更加顺畅；当需要驱动第三内管533离开阀座5311开口时，第三电磁吸结构5321和第四电磁吸结构5322对第三磁吸物550的作用力与上述过程相反。

参考图11，在本申请的一些实施例中，在第二外壳体500a设置有高压流道513，高压流道513连通第二外壳体500a的侧壁和连接部510。

可以理解的是，为对锁合组件200与连接部510的分离起到辅助作用，以提高二者之间分离的及时性，在连接部510上设置有高压流道513，需要理解的是，高压流道513与外部高压管道相连通，高压管道与海上采集船或采集平台上的高压动力源通过高压管线相连通。进一步的，连接部510上高压流道513的出口位于连接部510上定位槽512的槽底。

如此设置，高压管道中的高压流体能够从第二外壳体500a的侧壁流入，并从连接部510上定位槽512底部的开口喷射出来，推动锁合组件200的滚珠230离开定位槽512，从而实现与连接部510的脱离，以起到对连断器A与剪封组件B的辅助分离作用，使得连断器A与剪封组件B的分离更加顺畅，进一步提高了连断器A与剪封组件B分离的可靠性和及时性。

参考图2和图4，在本申请的一些实施例中，在连断器A与剪封组件B之间设置有辅助分离结构；辅助分离结构包括扭转环710和设置于连断器A上的螺纹；扭转环710与连断器A螺纹连接，并且，扭转环710底端与连接部510的端面抵接。

可以理解的是，扭转环710套设于连断器A外侧壁且其底部与剪封组件B上连接部510的端面抵接。进一步的，连断器A的外侧壁上固定设置有提升环720，提升环720与扭转环710之间通过螺栓连接，具体的说，提升环720上的螺纹设置于其内侧壁，扭转环710的螺纹设置于外侧壁，因此，提升环720上形成有与扭转环710顶部抵接的端面。如此设置，通过设置提升环720，并将螺纹设置于提升环720上，至少具备以下好处：其一，能够便于连断器A的加工；其二，能够便于控制扭转环710在初始装配状态下相对连断器A的轴向位置，从而使得连断器A与剪封组件B连接后，当扭转环710转动至其顶部与提升环720螺纹底部的端面抵接时，代表扭转环710的安装到位。

进一步的，需要理解的是，扭转环710由其他装置驱动而转动，该类装置可以是设置于连断器A上，也可以是其他外挂装置，其可以单独运转，从而驱动扭转环710转动。

具体的说，辅助分离结构的运作远离如下：

当连接驱动机构300失效后，扭转环710由其他装置驱动转动，由于扭转环710与提升环720之间螺纹连接，而提升环720固定设置于连断器A上，并且，扭转环710底部与连接部510端面抵接，因此，当扭转环710转动时，扭转环710相对剪封组件B的轴向位置并不发生改变，提升环720在螺纹的配合下带动连断器A沿第一通道a的轴线方向向上移动，从而使得锁合组件200上的滚珠230离开连接部510上的定位槽512，以实现锁合组件200与连接部510的分离，进而实现连断器A与剪封组件B的分离。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (12)

1.一种纯电模块化水下测试树，其特征在于，包括：

连断器，包括第一外壳体和第一内管，所述第一内管中形成有第一通道；在所述第一外壳体和所述第一内管之间设置有锁合组件以及用于驱动所述锁合组件的连接驱动机构，在所述第一外壳体的底部端面埋设有第一电连接插头，所述连接驱动机构与所述第一电连接插头电连接；

剪封组件，其中形成有第二通道，在连接状态下，所述第一通道与所述第二通道连通；所述剪封组件包括第二外壳组件，以及至少一个设置于所述第二外壳组件内部、且能够封堵所述第二通道的剪封器；在所述第二外壳组件上形成有用于与所述锁合组件锁合连接的连接部；在所述连接部上设置有用于与所述第一电连接插头嵌插配合的第二电连接插头；在所述剪封器上远离所述连接部的一端设置有加热装置；所述加热装置和所述剪封器均与所述第二电连接插头电连接；

所述加热装置包括内管、外管和电加热棒，所述电加热棒设置有若干根且分别沿圆周方向间隔设置于所述内管和所述外管之间；

所述连接驱动机构为电磁驱动结构；

在所述锁合组件上设置有第一磁吸物，所述连接驱动机构用于产生吸引或排斥所述第一磁吸物的磁力，以使所述锁合组件与所述连接部锁合连接；

在所述连接部上设置有第二磁吸物，所述连接驱动机构用于产生吸引或排斥所述第二磁吸物的磁力；

在所述连接部上对应所述锁合组件处设置有定位槽；

所述锁合组件包括固定环、滚珠和活动环；

所述固定环设置于所述第一内管外侧，且其壁厚小于所述滚珠的直径，在所述固定环的侧壁上沿其圆周面间隔设置有通孔，所述滚珠设置于所述通孔，所述活动环套设于所述固定环外侧且能够相对所述固定环滑动，所述第一磁吸物设置于所述活动环顶端，所述活动环底端设置有导向槽，当所述导向槽与所述滚珠接触时，所述导向槽的槽壁能够推动所述滚珠滚动并卡合于所述定位槽；

所述连接驱动机构包括在所述第一通道轴线方向上间隔设置的第一电磁吸结构和第二电磁吸结构，所述第一磁吸物设置于所述第一电磁吸结构和所述第二电磁吸结构之间。

2.根据权利要求1所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：在所述外管的外侧壁还设置有保温层。

3.根据权利要求1所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：当所述剪封器设置有两个及以上时，所述第二外壳组件包括若干第二外壳体和若干连接器，相邻的两个所述第二外壳体通过所述连接器连接，每一所述剪封器设置于每一所述第二外壳体内部，所述加热装置套设于所述连接器的中空内部；当所述剪封器设置有两个及以上时，靠近所述剪封组件顶端的剪封器为电控球阀机构，靠近所述剪封组件底端的剪封器为电控球阀机构或电控瓣阀机构。

4.根据权利要求3所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：

所述电控球阀机构包括球阀驱动装置、驱动环和球阀组件；

所述球阀组件包括上阀座、下阀座和球阀体，其中，所述上阀座和所述下阀座设置于所述第二外壳体，所述球阀体转动设置于所述上阀座和所述下阀座之间形成的阀腔中，所述球阀体上设置有剪切口，所述球阀体转动以封闭所述第二通道；

所述球阀驱动装置设置于所述第二外壳体内侧壁且位于所述球阀组件底部，所述驱动环连接所述球阀驱动装置和所述球阀体，所述球阀驱动装置用于驱动所述驱动环沿轴向滑动以推动所述球阀体转动。

5.根据权利要求4所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：

在所述球阀体的侧壁且在圆心所在的轴线上沿径向对称设置有凸柱，在所述驱动环的内侧壁设置有第一导向槽，所述凸柱能够相对所述第一导向槽滑动；

在所述球阀体的侧壁对称设置有偏离其圆心的第二导向槽，在所述驱动环的内侧壁设置有驱动块，所述驱动块插设于所述第二导向槽；

当所述驱动环沿轴向滑动时，所述驱动块推动所述球阀体转动。

6.根据权利要求4所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：所述球阀驱动装置为中空轴电机，所述驱动环与所述中空轴电机的转子螺纹连接。

7.根据权利要求4所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：在所述第二外壳体内部设置有第二内管，所述驱动环套设于所述第二内管外侧，所述下阀座与所述第二内管顶端之间连接有弹簧。

8.根据权利要求3所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：

所述电控瓣阀机构包括阀体、第二电磁驱动组件和第三内管，所述阀体包括阀座和阀瓣，所述阀瓣与所述阀座之间设置有能够使所述阀瓣处于闭合状态的扭簧；

其中，所述第二电磁驱动组件设置于所述第二外壳体内侧壁，所述第三内管套设于所述第二外壳体中，并且，所述第三内管的直径小于所述阀座开口的直径；

所述第三内管能够穿设于所述阀座开口并使所述阀瓣朝所述第二外壳体底端一侧撑开，在所述第三内管的一端设置有第三磁吸物，所述第二电磁驱动组件用于驱动所述第三内管滑动，以使所述阀瓣撑开或闭合。

9.根据权利要求7所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：在所述阀座与所述第二内管之间设置有第一弹性件。

10.根据权利要求8所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：所述第二电磁驱动组件包括在第二通道轴向上依次设置的第三电磁吸结构和第四电磁吸结构，所述第三磁吸物设置于所述第三电磁吸结构和所述第四电磁吸结构之间。

11.根据权利要求3所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：在所述第二外壳体设置有高压流道，所述高压流道连通所述第二外壳体的侧壁和所述连接部。

12.根据权利要求1所述的一种纯电模块化水下测试树，其特征在于：在所述连断器与所述剪封组件之间设置有辅助分离结构；所述辅助分离结构包括扭转环和设置于所述连断器上的螺纹；所述扭转环与所述连断器螺纹连接，并且，所述扭转环底端与所述连接部的端面抵接。

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