CN117606835A - 一种极地低温水下应急装置的试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种极地低温水下应急装置的试验系统，包括：用于产生极地低温环境的低温室结构；用于将待试验的水下应急装置安装于所述低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统；用于采集所述低温室结构内部温度数据和所述管汇压力数据的数据采集系统；以及对所述待试验的水下应急装置和所述管汇阀门进行控制的液电控制系统。本方案，能够在模拟建立的极地环境下对水下应急装置的安装及运行进行监测，保证实际工程下的水下应急装置安全可靠，满足极地油气工程的需要。
Description
技术领域
本发明涉及极地海洋油气开发技术领域，具体涉及到一种极地低温水下应急装置的试验系统及方法。
背景技术
北极地区蕴含着丰富的油气资源。极地油气资源的开发也具有极高的环保要求，原油泄漏将对北极地区造成巨大危害，极地钻完井需要满足钻井液零排放、零泄露井喷风险等环保要求。
水下应急(封井)装置是安装在井喷失控井口进行封井和/或引导井喷油气流体的应急装置，可以进行关井、分流、压井、分散剂注入等操作。该装置平时部署在岸上的应急救援点，当水下防喷器失效时海底井喷发生，将水下应急封井装置运输并安装至井喷井口，重新建立井口控制，防止井喷继续发生。水下应急封井装置的主要功能包括：关井，将事故井隔离；提供向井筒注入压井液的通道；提供向井筒注入化学药剂通道；监测井筒关键参数；分流回收井筒流体时，用作分流器。
本申请的发明人在研究中发现，现有的油气公司的水下应急装置通常都是部署在常规温度的海域，为了保证极地环境下水下应急装置能够安全可靠，需要建立一套极地低温水下应急装置的试验系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种极地低温水下应急装置的试验系统及方法，能够在模拟建立的极地环境下对水下应急装置的安装及运行进行监测，保证实际工程下的水下应急装置安全可靠，满足极地油气工程的需要。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种极地低温水下应急装置的试验系统，包括：
用于产生极地低温环境的低温室结构；
用于将待试验的水下应急装置安装于所述低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统；
用于采集所述低温室结构内部温度数据和所述管汇压力数据的数据采集系统；以及
对所述待试验的水下应急装置和所述管汇阀门进行控制的液电控制系统。
在本申请的一种实现方式中，所述低温室结构为长方体结构；
所述低温室结构的顶部设有供待试验的水下应急装置装入或拆除的顶盖。
在本申请的一种实现方式中，所述机械装置系统，包括：底座1、转换接头下座2、转换接头上座3、试验液注入管汇4、压井液注入管转换接头5、分流外输管转换接头6、压井液注入管汇7、顶部泄压管汇8和分流外输管汇9；
所述底座1设置于所述低温室结构的底部；
所述试验液注入管汇4，从所述底座1的一个侧面连接所述底座1；
所述转换接头下座2，用于在所述底座1的上方与待试验的水下应急装置配套连接；
所述转换接头上座3，用于在待试验的水下应急装置的上方与其配套连接；
所述压井液注入管转换接头5，用于从待试验的水下应急装置的一个侧面与其配套连接，并与压井液注入管汇7连接；
所述分流外输管转换接头6，用于从待试验的水下应急装置的另一个侧面与其配套连接，并与分流外输管汇9连接；
所述顶部泄压管汇8，用于在转换接头上座3的上方与其连接。
在本申请的一种实现方式中，所述压井液注入管转换接头5和所述分流外输管转换接头6，具有长度可以伸缩的软管段。
在本申请的一种实现方式中，所述数据采集系统，包括采集温度数据的温度传感器和采集压力数据的压力传感器，以及与所述温度传感器、所述压力传感器通信连接的计算机；
所述温度传感器，包括设置在所述低温室结构的长方体内部八个边角的温度传感器TS1-TS8，以及设置在所述底座1上的温度传感器TS9；
所述压力传感器，包括分别设置在所述低温室结构外部的试验液注入管汇4、压井液注入管汇7、顶部泄压管汇8和分流外输管汇9上的压力传感器PS1、S2、PS3和PS4。
在本申请的一种实现方式中，所述液电控制系统，包括设置在压井液注入管汇7在低温室结构外管线上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8在低温室结构外管线上的电控阀EC2、分流外输管汇9在低温室结构外管线上的电控阀EC3，以及与所述电控阀EC1、电控阀EC2、电控阀EC3通信连接的计算机；所述计算机还用于控制所述待试验的水下应急装置内的液压缸和截止阀。
第二方面，本申请提供一种极地低温水下应急装置的试验方法，所述方法包括：工装步骤；
所述工装步骤，包括：
S01、根据待试验的水下应急装置的规格型号，选择配套的转换接头下座2和转换接头上座3，
S02、低温室结构的顶盖打开，吊装转换接头下座2，与底座1安装到位；
S03、吊装水下应急装置，与吊装转换接头下座2安装到位；
S04、吊装转换接头上座3，与水下应急装置安装到位；
S05、低温室结构的顶盖归位；
S06、连接转换接头上座3与顶部泄压管汇8上的法兰，螺栓固定；
S07、锁定低温室结构顶盖，检查泄露和密封；
S08、调整压井液注入管转换接头5的长度和方位，连接压井液注入管汇7与水下应急装置，螺栓固定；
S09、调整分流外输管转换接头6的长度和方位，连接分流外输管汇9与水下应急装置，螺栓固定；
S010、通过快速接头，将水下应急装置的液压缸H1和H2与液压回路连接，并与液电控制系统连接；
S011、将水下应急装置的注压井液旁通的电控阀M1，以及分流管汇旁通的电控阀M2，与液电控制系统连接。
在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括系统整体压力试验的步骤；
所述系统整体压力试验的步骤，包括：
S11、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8上的电控阀EC2、分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S12、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S13、控制水下应急装置上的液压缸H1和H2，打开闸阀；
S14、从试验液注入管汇4加注试验液，缓慢升压至试验压力的10％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，监测其压力值降低不超过3％；
S15、压力值升至试验压力的50％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S16、后续按照每级为试验压力的10％的级差逐级升压至试验压力，每级保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S17、整体压力检查期间，每一级压力升至试验压力后，关闭试验液注入管汇4上的截止阀，不得采用连续加压以维持试压压力不变；
S18、试验装置整体压力试验检查合格后，顶部泄压管汇8上的电控阀EC2，缓慢卸压。
在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括低温井筒封堵性能试验的步骤；
所述低温井筒封堵性能试验的步骤，包括：
S21、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S22、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S23、关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S24、低温室结构内降温至0℃温度时，通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值，压力值降低不超过3％；
S25、满足S24，说明水下应急装置0℃时具备安全关井能力；
S26、通过液压缸H1和H2打开水下应急装置上的闸阀，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值变化，若PS3值满足设定阈值变化，说明水下应急装置0℃时具备安全打开能力；
S27、调整低温室结构内部至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S24-S26项的试验流程；
S28、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS4的压力数据；
S29、低温井筒封堵性能试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S210、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括水下应急装置的低温注压井液试验流程，包括：
S31、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S32、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S33、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S34、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS2的压力值，压力值降低不超过3％；
S35、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1，系统监测PS1和PS2的压力值，测试截止阀M1在0℃温度时开、闭功能；
S36、打开试验液注入管汇4上的阀门，保持试验压力；
S37、打开压井液注入管汇7上的电控阀EC1，按照试验流程加注配比好的压井液，监测PS1和PS2的压力值；
S38、若试验液注入管汇4中出现回流，说明0℃温度下压井成功；
S39、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S34-S38项的试验流程；
S310，试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS3和PS4的压力数据；
S311、低温注压井液试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S312、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括水下应急装置的低温分流试验流程，其步骤包括：
S41、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S42、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S43、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S44、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S45、打开水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2，系统监测PS1和PS4的压力值，测试截止阀M2在0℃温度时开、闭功能；
S46、关闭分流管上的截止阀M2，打开分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S47、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2按照10％的开度增量，从全闭到全开，又从全开到全闭，循环3次，注入液从分流外输管汇返回储液箱；打开试验液注入管汇4上的阀门，保持注入试验压力；
S48、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S44-S47项的试验流程；
S49、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS3的压力数据；
S410、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
本发明由于采取以上技术方案，提供的极地低温水下应急装置的试验系统，包括：用于产生极地低温环境的低温室结构，用于将待试验的水下应急装置安装于低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统，用于采集低温室结构内部温度数据和管汇压力数据的数据采集系统，以及对述待试验的水下应急装置和管汇阀门进行控制的液电控制系统，从而可以在模拟建立的极地环境下对水下应急装置的安装及运行进行监测，保证实际工程下的水下应急装置安全可靠，满足极地油气工程的需要。
附图说明
图1是本申请实施例提供的极地低温水下应急装置的试验系统的结构示意图；
图2是本申请实施例的系统整体压力试验流程的流程图；
图3是本申请实施例中的低温井筒封堵性能试验流程流程的流程图；
图4是本申请实施例中的低温注压井液试验流程的流程示意图；
图5是本申请实施例中的低温分流试验流程的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术亟需建立一套极地低温水下应急装置的试验系统的问题，本申请相应提供一种极地低温水下应急装置的试验系统及方法。其中，所述的系统，包括：用于产生极地低温环境的低温室结构；用于将待试验的水下应急装置安装于所述低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统；用于采集所述低温室结构内部温度数据和所述管汇压力数据的数据采集系统；以及对所述待试验的水下应急装置和所述管汇阀门进行控制的液电控制系统。本申请，能够在模拟建立的极地环境下对水下应急装置的安装及运行进行监测，保证实际工程下的水下应急装置安全可靠，满足极地油气工程的需要。
请参见图1，在本申请实施例的一个方面中，提供了一种极地低温水下应急装置的试验系统。
本实施例的一种极地低温水下应急装置的试验系统，包括：
用于产生极地低温环境的低温室结构；
用于将待试验的水下应急装置安装于所述低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统；
用于采集所述低温室结构内部温度数据和所述管汇压力数据的数据采集系统；以及
对所述待试验的水下应急装置和所述管汇阀门进行控制的液电控制系统。
具体的，低温室结构可满足极地工况的温度要求，低温室结构内可完成现有的水下应急装置的极地低温试验，低温室结构可以为长方体，其长、宽、高分别为8m、8m和12m。低温室结构的顶部具有顶盖，可以打开，水下应急装置通过外吊起重设备从低温室顶部装入或拆除；低温室结构的前后立面，开有进出门；低温室结构内八个墙角附近布置8个温度传感器TS1-TS8，用于监测低温室内的温度。
本申请实施例的机械装置系统主要包括：底座1、转换接头下座2、转换接头上座3、试验液注入管汇4、压井液注入管转换接头5、分流外输管转换接头6、压井液注入管汇7、顶部泄压管汇8、分流外输管汇9；其中，低温室结构的下部需要预制水泥地基，底座1通过水泥墩与地面固结；转换接头下座2下部与底座1采用螺纹连接，并做好密封处理；转换接头下座2上部与水下应急装置下部的井口连接器配套；转换接头上座3与水下应急装置上部的接头配套；转换接头上座3的上接头统一尺寸规格，与顶部泄压管汇8法兰连接；压井液注入管转换接头5、分流外输管转换接头6与水下应急装置连接接头根据试验应急装置，系列化配置；压井液注入管转换接头5中间有高压软管段，长度上可以伸缩，空间上可以错位；分流外输管转换接头6中间有高压软管段，长度上可以伸缩，空间上可以错位；压井液注入管转换接头5与压井液注入管汇7采用法兰连接；分流外输管转换接头6与分流外输管汇9采用法兰连接；本实施例中，所有外连接管汇与低温室做好隔热密封处理；底座1为中空结构，安装有插入式温度传感器TS9，用于监测内部通道流体的温度；转换接头下座2和转换接头上座3，一共配置9种规格，涵盖目前MWCC、HWCG、OSPRAG、QWRP以及WWCI所有系列要求；试验液注入管汇4在低温室外管线上安装压力传感器PS1、压力表以及配套阀门等；压井液注入管汇7在低温室外管线上安装压力传感器PS2、电控阀EC1；顶部泄压管汇8在低温室外管线上安装压力传感器PS3、电控阀EC2；分流外输管汇9在低温室外管线上安装压力传感器PS4、电控阀EC3；在试验场景下，所有钢材均采用耐低温合金钢，满足-40℃的低温要求。
本申请实施例中的数据采集系统，实现压力数据采集和温度数据采集。
其中，对于压力值采集，压力传感器包括：试验液注入管汇4上的压力传感器PS1，压井液注入管汇7上的压力传感器PS2，顶部泄压管汇8上的压力传感器PS3，分流外输管汇9上的压力传感器PS4；
而对于温度值采集，温度传感器包括：低温室测温的温度传感器TS1-TS8，底座1上的温度传感器TS9；
压力数据采集的采样频率为20/s，TS1-TS8温度数据采集的采样频率为30/min，TS9温度数据采集的采样频率为20/s；
压力和温度数据采集使用BMP180芯片模块采集；
低温室内的所有采集元器件均需满足-40℃的低温要求。
本申请实施例中，水下应急装置中心管上的闸板阀采用液压驱动模式，左右液压缸H1和H2连接液压站，与液电控制系统相连；水下应急装置旁通管之一的注压井液管(或化学药剂等)上的截止阀M1，采用电控方式与低温室外的液电控制系统相连；水下应急装置旁通管之一的分流管(牛头)上的截止阀M2，采用电控方式与低温室外的液电控制系统相连；压井液注入管汇7在低温室外管线上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8在低温室外管线上的电控阀EC2、分流外输管汇9在低温室外管线上的电控阀EC3，采用电控方式与液电控制系统相连；低温室内所有的液压管线、电控管线均需-40℃的低温要求。
基于上述的试验系统，在本申请实施例的另一方面，提供一种相应的试验方法。
在具体的试验项目之前，为工装步骤，包括：
S01、根据待试验的水下应急装置的规格型号，选择配套的转换接头下座2和转换接头上座3，
S02、低温室结构的顶盖打开，吊装转换接头下座2，与底座1安装到位；
S03、吊装水下应急装置，与吊装转换接头下座2安装到位；
S04、吊装转换接头上座3，与水下应急装置安装到位；
S05、低温室结构的顶盖归位；
S06、连接转换接头上座3与顶部泄压管汇8上的法兰，螺栓固定；
S07、锁定低温室结构顶盖，检查泄露和密封；
S08、调整压井液注入管转换接头5的长度和方位，连接压井液注入管汇7与水下应急装置，螺栓固定；
S09、调整分流外输管转换接头6的长度和方位，连接分流外输管汇9与水下应急装置，螺栓固定；
S010、通过快速接头，将水下应急装置的液压缸H1和H2与液压回路连接，并与液电控制系统连接；
S011、将水下应急装置的注压井液旁通的电控阀M1，以及分流管汇旁通的电控阀M2，与液电控制系统连接。
在工装步骤之后，可以进行多项的试验项目。
系统整体压力试验的流程如图2，包括：
S11、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8上的电控阀EC2、分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S12、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S13、控制水下应急装置上的液压缸H1和H2，打开闸阀；
S14、从试验液注入管汇4加注试验液，缓慢升压至试验压力的10％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，监测其压力值降低不超过3％；
S15、压力值升至试验压力的50％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S16、后续按照每级为试验压力的10％的级差逐级升压至试验压力，每级保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S17、整体压力检查期间，每一级压力升至试验压力后，关闭试验液注入管汇4上的截止阀，不得采用连续加压以维持试压压力不变；
S18、试验装置整体压力试验检查合格后，顶部泄压管汇8上的电控阀EC2，缓慢卸压。
低温井筒封堵性能试验的步骤，如图3，包括：
S21、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S22、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S23、关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S24、低温室结构内降温至0℃温度时，通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值，压力值降低不超过3％；
S25、满足S24，说明水下应急装置0℃时具备安全关井能力；
S26、通过液压缸H1和H2打开水下应急装置上的闸阀，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值变化，若PS3值满足设定阈值变化，说明水下应急装置0℃时具备安全打开能力；
S27、调整低温室结构内部至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S24-S26项的试验流程；
S28、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS4的压力数据；
S29、低温井筒封堵性能试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S210、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
低温注压井液试验流程，如图4，包括：
S31、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S32、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S33、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S34、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS2的压力值，压力值降低不超过3％；
S35、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1，系统监测PS1和PS2的压力值，测试截止阀M1在0℃温度时开、闭功能；
S36、打开试验液注入管汇4上的阀门，保持试验压力；
S37、打开压井液注入管汇7上的电控阀EC1，按照试验流程加注配比好的压井液，监测PS1和PS2的压力值；
S38、若试验液注入管汇4中出现回流，说明0℃温度下压井成功；
S39、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S34-S38项的试验流程；
S310，试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS3和PS4的压力数据；
S311、低温注压井液试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S312、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
低温分流试验流程，如图5，其步骤包括：
S41、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S42、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S43、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S44、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S45、打开水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2，系统监测PS1和PS4的压力值，测试截止阀M2在0℃温度时开、闭功能；
S46、关闭分流管上的截止阀M2，打开分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S47、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2按照10％的开度增量，从全闭到全开，又从全开到全闭，循环3次，注入液从分流外输管汇返回储液箱；打开试验液注入管汇4上的阀门，保持注入试验压力；
S48、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S44-S47项的试验流程；
S49、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS3的压力数据；
S410、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
综上，本发明实施例提供的极地低温水下应急装置的试验系统，包括：用于产生极地低温环境的低温室结构，用于将待试验的水下应急装置安装于低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统，用于采集低温室结构内部温度数据和管汇压力数据的数据采集系统，以及对述待试验的水下应急装置和管汇阀门进行控制的液电控制系统，从而可以在模拟建立的极地环境下对水下应急装置的安装及运行进行监测，保证实际工程下的水下应急装置安全可靠，满足极地油气工程的需要。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例上述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，包括：
用于产生极地低温环境的低温室结构；
用于将待试验的水下应急装置安装于所述低温室结构，并建立管汇连接的机械装置系统；
用于采集所述低温室结构内部温度数据和所述管汇压力数据的数据采集系统；以及
对所述待试验的水下应急装置和所述管汇阀门进行控制的液电控制系统。
2.根据权利要求1所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述低温室结构为长方体结构；
所述低温室结构的顶部设有供待试验的水下应急装置装入或拆除的顶盖。
3.根据权利要求2所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述机械装置系统，包括：底座1、转换接头下座2、转换接头上座3、试验液注入管汇4、压井液注入管转换接头5、分流外输管转换接头6、压井液注入管汇7、顶部泄压管汇8和分流外输管汇9；
所述底座1设置于所述低温室结构的底部；
所述试验液注入管汇4，从所述底座1的一个侧面连接所述底座1；
所述转换接头下座2，用于在所述底座1的上方与待试验的水下应急装置配套连接；
所述转换接头上座3，用于在待试验的水下应急装置的上方与其配套连接；
所述压井液注入管转换接头5，用于从待试验的水下应急装置的一个侧面与其配套连接，并与压井液注入管汇7连接；
所述分流外输管转换接头6，用于从待试验的水下应急装置的另一个侧面与其配套连接，并与分流外输管汇9连接；
所述顶部泄压管汇8，用于在转换接头上座3的上方与其连接。
4.根据权利要求3所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述压井液注入管转换接头5和所述分流外输管转换接头6，具有长度可以伸缩的软管段。
5.根据权利要求3所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述数据采集系统，包括采集温度数据的温度传感器和采集压力数据的压力传感器，以及与所述温度传感器、所述压力传感器通信连接的计算机；
所述温度传感器，包括设置在所述低温室结构的长方体内部八个边角的温度传感器TS1-TS8，以及设置在所述底座1上的温度传感器TS9；
所述压力传感器，包括分别设置在所述低温室结构外部的试验液注入管汇4、压井液注入管汇7、顶部泄压管汇8和分流外输管汇9上的压力传感器PS1、S2、PS3和PS4。
6.根据权利要求5所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述液电控制系统，包括设置在压井液注入管汇7在低温室结构外管线上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8在低温室结构外管线上的电控阀EC2、分流外输管汇9在低温室结构外管线上的电控阀EC3，以及与所述电控阀EC1、电控阀EC2、电控阀EC3通信连接的计算机；所述计算机还用于控制所述待试验的水下应急装置内的液压缸和截止阀。
7.一种极地低温水下应急装置的试验方法，应用于权利要求1所述的极地低温水下应急装置的试验系统，其特征在于，所述方法包括：工装步骤；
所述工装步骤，包括：
S01、根据待试验的水下应急装置的规格型号，选择配套的转换接头下座2和转换接头上座3，
S02、低温室结构的顶盖打开，吊装转换接头下座2，与底座1安装到位；
S03、吊装水下应急装置，与吊装转换接头下座2安装到位；
S04、吊装转换接头上座3，与水下应急装置安装到位；
S05、低温室结构的顶盖归位；
S06、连接转换接头上座3与顶部泄压管汇8上的法兰，螺栓固定；
S07、锁定低温室结构顶盖，检查泄露和密封；
S08、调整压井液注入管转换接头5的长度和方位，连接压井液注入管汇7与水下应急装置，螺栓固定；
S09、调整分流外输管转换接头6的长度和方位，连接分流外输管汇9与水下应急装置，螺栓固定；
S010、通过快速接头，将水下应急装置的液压缸H1和H2与液压回路连接，并与液电控制系统连接；
S011、将水下应急装置的注压井液旁通的电控阀M1，以及分流管汇旁通的电控阀M2，与液电控制系统连接。
8.根据权利要求7所述的极地低温水下应急装置的试验方法，其特征在于，所述方法还包括系统整体压力试验的步骤；
所述系统整体压力试验的步骤，包括：
S11、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1、顶部泄压管汇8上的电控阀EC2、分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S12、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S13、控制水下应急装置上的液压缸H1和H2，打开闸阀；
S14、从试验液注入管汇4加注试验液，缓慢升压至试验压力的10％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，监测其压力值降低不超过3％；
S15、压力值升至试验压力的50％，保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S16、后续按照每级为试验压力的10％的级差逐级升压至试验压力，每级保压72小时，数据采集系统监测PS1-PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S17、整体压力检查期间，每一级压力升至试验压力后，关闭试验液注入管汇4上的截止阀，不得采用连续加压以维持试压压力不变；
S18、试验装置整体压力试验检查合格后，顶部泄压管汇8上的电控阀EC2，缓慢卸压。
9.根据权利要求7所述的极地低温水下应急装置的试验方法，其特征在于，所述方法还包括低温井筒封堵性能试验的步骤；
所述低温井筒封堵性能试验的步骤，包括：
S21、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S22、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S23、关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S24、低温室结构内降温至0℃温度时，通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值，压力值降低不超过3％；
S25、满足S24，说明水下应急装置0℃时具备安全关井能力；
S26、通过液压缸H1和H2打开水下应急装置上的闸阀，数据采集系统监测PS1和PS3的压力值变化，若PS3值满足设定阈值变化，说明水下应急装置0℃时具备安全打开能力；
S27、调整低温室结构内部至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S24-S26项的试验流程；
S28、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS4的压力数据；
S29、低温井筒封堵性能试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S210、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
10.根据权利要求7所述的极地低温水下应急装置的试验方法，其特征在于，所述方法还包括水下应急装置的低温注压井液试验流程，包括：
S31、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S32、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S33、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S34、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS2的压力值，压力值降低不超过3％；
S35、打开水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1，系统监测PS1和PS2的压力值，测试截止阀M1在0℃温度时开、闭功能；
S36、打开试验液注入管汇4上的阀门，保持试验压力；
S37、打开压井液注入管汇7上的电控阀EC1，按照试验流程加注配比好的压井液，监测PS1和PS2的压力值；
S38、若试验液注入管汇4中出现回流，说明0℃温度下压井成功；
S39、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S34-S38项的试验流程；
S310，试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS3和PS4的压力数据；
S311、低温注压井液试验结束，通过顶部泄压管汇8卸压；
S312、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
11.根据权利要求7所述的极地低温水下应急装置的试验方法，其特征在于，所述方法还包括水下应急装置的低温分流试验流程，其步骤包括：
S41、通过液压缸H1和H2关闭水下应急装置上的闸阀，关闭顶部泄压管汇8上的电控阀EC2；
S42、关闭压井液注入管汇7上的电控阀EC1和水下应急装置旁通管之一的注压井液管上的截止阀M1；
S43、关闭分流外输管汇9上的电控阀EC3和水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2；
S44、低温室降温至0℃温度时，从试验液注入管汇4加注试验液，压力等级按照设计压力的10％、50％、60％、70％、80％、90％、100％递增，各压力等级保压72小时，数据采集系统监测PS1和PS4的压力值，压力值降低不超过3％；
S45、打开水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2，系统监测PS1和PS4的压力值，测试截止阀M2在0℃温度时开、闭功能；
S46、关闭分流管上的截止阀M2，打开分流外输管汇9上的电控阀EC3；
S47、水下应急装置旁通管之一的分流管上的截止阀M2按照10％的开度增量，从全闭到全开，又从全开到全闭，循环3次，注入液从分流外输管汇返回储液箱；打开试验液注入管汇4上的阀门，保持注入试验压力；
S48、调整低温室至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃温度，重复S44-S47项的试验流程；
S49、试验过程中，监测TS1-TS9的温度数据，关注PS2和PS3的压力数据；
S410、从数据采集系统调取数据，分析试验结果。
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