CN215181597U - 一种水下采油树控制模块用压力平衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，包括：采油树阀门PV、海水外压平衡装置和压力平衡控制模块。其中，采油树阀门PV的活塞处端口与阀门活塞端管线相连，阀门活塞端管线另一端经控制路液压接头与压力平衡控制模块的外壳相连；采油树阀门PV的弹簧腔端口与阀门弹簧端管线相连，阀门弹簧端管线另一端以及压力平衡控制模块的回油管线均与采油树阀门回油汇流装置的汇流输入端口相连，采油树阀门回油汇流装置的阀门回油汇流输出端口与海水外压平衡装置相连。本实用新型可以广泛应用于水下油气生产领域。

Description

一种水下采油树控制模块用压力平衡系统

技术领域

本实用新型涉及一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，属于水下油气生产领域。

背景技术

水下采油树控制模块安装在水下采油树上，其主要功能是提供水下采油树状态监测及水下阀门的控制，是海洋油气田开发水下生产系统的关键设备之一。

水下采油树阀门的执行机构内部设计有压力平衡装置，水下采油树控制模块的液压系统设计也需要压力平衡装置。然而，这两部分的压力平衡装置独立工作，单独设计，使得系统结构庞大复杂。另外，水下采油树阀门在水下运行一段时间后，还需要对执行机构内的压力平衡装置进行油液补偿，也会带来额外的生产成本。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，系统结构简单，且压力平衡系统能够自补充，免维护。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其包括：采油树阀门PV、海水外压平衡装置和控制模块的压力平衡部分；所述采油树阀门PV的活塞处端口与阀门活塞端管线相连，所述阀门活塞端管线另一端经控制路液压接头与所述控制模块的外壳相连；所述采油树阀门PV的弹簧腔端口与阀门弹簧端管线相连，所述阀门弹簧端管线另一端以及控制模块的回油管线均与采油树阀门回油汇流装置的汇流输入端口相连；所述采油树阀门回油汇流装置的阀门回油汇流输出端口与所述海水外压平衡装置相连。

进一步，所述控制模块包括集成设置的压力控制子模块和压力平衡控制子模块。

进一步，所述压力控制子模块包括控制模块低压回油支路、控制液输入管线、控制模块高压回油支路、若干电磁换向阀和若干控制支路压力传感器；各所述电磁换向阀的进油端口与所述控制液输入管线相连，各所述电磁换向阀的回油端口与所述控制模块低压回油支路相连，各所述电磁换向阀的出油端口分别与一所述控制支路压力传感器相连，各所述控制支路压力传感器的另一端分别与控制模块的外壳相连。

进一步，所述控制模块低压回油支路和控制模块高压回油支路上还分别设置有用于对相应支路上的压力进行检测低压回油支路压力传感器和高压回油支路压力传感器。

进一步，压力平衡控制子模块包括第一排放支路、第二排放支路、容积补偿支路和第三排放支路；所述第一排放支路与所述控制模块高压回油支路相连，用于当所述采油树阀门PV关闭时阀门活塞腔内液压油通过所述阀门活塞端管线、控制模块高压回油支路和第一排放支路排出系统；所述第二排放支路与控制模块低压回油支路相连，用于当所述采油树阀门PV关闭时阀门活塞腔内液压油通过所述阀门活塞端管线、控制模块低压回油管线和第二排放支路排出系统；所述容积补偿回路分别与所述控制模块低压回油支路和控制模块高压回油回路连通，且所述容积补偿支路上设置有压力补偿器，用于在需要时将所述压力补偿器中的液压油补充给所述第一排放支路和第二排放支路，以平衡控制模块内部管线与海水深度带来的压力变化；所述第一排放支路、第二排放支路、容积补偿支路的输出端并联后与安装在所述控制模块的外壳上的回油路液压接头相连。

进一步，所述容积补偿支路与所述控制模块高压回油支路之间设置有单向阀，用于防止所述控制模块高压回油支路内高压液压油进入所述控制模块低压回油支路。

进一步，所述第二排放支路与所述容积补偿支路之间通过所述第三排放支路相连，使得所述控制模块低压回油支路内的液压油能够通过所述第二排放支路和第一排放支路共同排出系统。

进一步，所述第一排放支路和第二排放支路上分别设置有用于监测该控制支路实时压力值的压力传感器。

进一步，所述第一排放支路、第二排放支路和容积补偿支路的输出端与控制模块的外壳之间还设置有回油路过滤器。

进一步，所述海水外压平衡装置包括串联连接的针阀、球阀、单向阀和过滤器；所述针阀用于充油时隔离用；所述球阀用于系统与补偿器间的隔离；所述补偿器内部充满补偿液，用于平衡系统内外压力的补偿器；所述单向阀用于单向导通功能；所述过滤器用于过滤海水，防止海水中的大颗粒物质进入管路。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本实用新型通过将水下采油树阀门的执行机构以及水下采油树控制模块的液压回路的压力平衡装置进行集成，实现了在水下采油树阀门压力平衡装置长期使用过程平衡液损失时，控制模块回路的压力平衡装置可以给予补偿，避免了定期需要ROV对水下平衡装置进行油液补偿，使系统可用性更强。同时，使得水下采油树的系统设计更加精简。因此，本实用新型可以广泛应用于水下油气生产领域。

附图说明

图1是本实用新型水下采油树控制模块用压力平衡系统的结构示意图；

图中各标号如下：1、采油树阀门；2、阀门活塞端管线；3、阀门弹簧端管线；4、控制模块回油管线；5、海水外压平衡装置；6、压力平衡控制模块外壳；7、控制支路压力传感器；8、电磁换向阀；9、控制模块低压回油支路；10、控制液输入管线；11、控制模块高压回油支路；12、高压回油支路压力传感器；13、控制路液压接头；14、采油树阀门回油汇流装置；15、回油路液压接头；16、回油路过滤器；17、低压回油支路压力传感器；18、压力补偿器；19、第一排放支路；20、第二排放支路；21、容积补偿回路；22、第三排放支路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其包括：采油树阀门PV 1、采油树上海水外压平衡装置5和控制模块的压力平衡部分。其中，采油树阀门PV 1的活塞处端口与阀门活塞端管线2相连，阀门活塞端管线2另一端经控制路液压接头13与控制模块的外壳6相连；采油树阀门PV 1的弹簧腔端口与阀门弹簧端管线3相连，阀门弹簧端管线3另一端以及控制模块的回油管线4均与采油树阀门回油汇流装置14的汇流输入端口相连，采油树阀门回油汇流装置14的阀门回油汇流输出端口与海水外压平衡装置5相连。

进一步，控制模块压力平衡部分包括压力控制子模块和压力平衡控制子模块。

其中，压力控制子模块包括控制模块低压回油支路9、控制液输入管线10、控制模块高压回油支路11、若干电磁换向阀8和若干控制支路压力传感器7。其中，各电磁换向阀8的进油端口和回油端口分别与控制液输入管线10和控制模块低压回油支路9相连，各电磁换向阀8的出油端口分别与控制支路压力传感器7相连，各控制支路压力传感器7的另一端分别与控制模块的外壳6相连；控制模块低压回油支路9和控制模块高压回油支路11上还分别设置有低压回油支路压力传感器17和高压回油支路压力传感器12，用于对相应支路上的压力进行检测。

压力平衡控制子模块包括第一排放支路19、第二排放支路20、容积补偿支路21和第三排放支路22。其中，第一排放支路19与控制模块高压回油支路11相连，当采油树阀门PV1关闭时阀门活塞腔内液压油通过阀门活塞端管线2、控制模块高压回油支路11和第一排放支路19排出系统；同理，第二排放支路20与控制模块低压回油支路9相连，当采油树阀门PV1关闭时阀门活塞腔内液压油通过阀门活塞端管线2、控制模块低压回油管线9和第二排放支路20排出系统；容积补偿回路21分别与控制模块低压回油支路9和控制模块高压回油回路11连通，且容积补偿支路21上设置有压力补偿器18，用于在需要时将压力补偿器18中的液压油有效的补充给第一排放支路19和第二排放支路20，以平衡控制模块内部管线与海水深度带来的压力变化；第一排放支路19、第二排放支路20、容积补偿支路21的输出端并联后与安装在控制模块外壳6上的回油路液压接头15相连。

进一步，容积补偿支路21与控制模块高压回油支路11之间设置有单向阀，可防止控制模块高压回油支路11内高压液压油进入控制模块低压回油支路9，从而避免破坏系统内元器件。

进一步，第二排放支路20与容积补偿支路21之间通过第三排放支路22相连，此设计使得控制模块低压回油支路9内的液压油可以通过第二排放支路20和第一排放支路19排出系统，提高了低压控制回路泄压的速度。

进一步，第一排放支路19和第二排放支路20上分别设置有用于监测该控制支路实时压力值的压力传感器。

进一步，第一排放支路19、第二排放支路20和容积补偿支路21的输出端与控制模块的外壳6之间还设置有回油路过滤器16，这是为了防止平衡液内杂质进入控制系统污染控制系统。

进一步，海水外压平衡装置5还包括串联连接的针阀(NV)、球阀(BV)、单向阀(CK)和过滤器(F)，其中，针阀用于充油时隔离用；球阀用于系统与补偿器间的隔离；补偿器内部充满补偿液，用于平衡系统内外压力的补偿器；单向阀用于单向导通功能，即在压力泄放时液压油从左向右排出，但右边海水不会进入管路；过滤器用于过滤海水，防止海水中的大颗粒物质进入管路。

下面对本实用新型的工作原理进行简单介绍。

采油树阀门PV 1在没有液压动力或ROV手柄没有施加力时，腔内弹簧处于复位状态，弹簧腔内充满平衡液。对于水下用阀门，平衡液在阀门下水之前在陆地上已按要求充满。当电磁换向阀8开启时，控制液注入采油树阀门PV 1的活塞端，活塞运动，压缩弹簧，采油树阀门PV 1开启，此时弹簧腔内平衡液被挤出，并经阀门弹簧端管线3及采油树阀门回油汇流装置14进入海水外压平衡装置5中，海水外压平衡装置5中平衡囊内液体增多，此时平衡囊另一端的海水将被挤出。若还有多余的控制液体则通过单向阀CK1、过滤器F1排出。采油树上阀门有好几个，经过多次操作后，平衡系统中的液体会越来越少，单独对水下采油树的平衡液补偿操作困难，且成本很高。本设计将液压控制回路的回油补偿平衡系统和采油树的平衡系统通过压力平衡控制模块的回油管线4连通即可解决此问题。当控制用电磁阀关闭时，控制液进入回油管线9和11，一部分经第一排放支路19和第二排放支路20排入海水中，一部分向下经回油路过滤器16、回油路液压接头15进入采油树平衡系统(包含海水外压平衡装置5、采油树阀门回油汇流装置14、回油管线4、阀门弹簧端管线3、采油树阀门弹簧腔体等)中。

此设计还有另一个重要作用，当ROV或潜水员手动操作采油树阀门PV1开启时，回油管路的液压油将会进入阀门内部，如果没有液压油补充，则采油树阀门PV1活塞腔内部可能形成真空，这对水下设备是有害的。此时，由于两系统的连接，平衡囊内的平衡液或阀门弹簧腔中的平衡液均可实现对阀门活塞腔容积的补偿，避免了手动操作带来的风险。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，包括：采油树阀门PV、海水外压平衡装置和控制模块；

所述采油树阀门PV的活塞处端口与阀门活塞端管线相连，所述阀门活塞端管线另一端经控制路液压接头与所述控制模块的外壳相连；

所述采油树阀门PV的弹簧腔端口与阀门弹簧端管线相连，所述阀门弹簧端管线另一端以及控制模块的回油管线均与采油树阀门回油汇流装置的汇流输入端口相连；

所述采油树阀门回油汇流装置的阀门回油汇流输出端口与所述海水外压平衡装置相连。

2.如权利要求1所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述控制模块包括集成设置的压力控制子模块和压力平衡控制子模块。

3.如权利要求2所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述压力控制子模块包括控制模块低压回油支路、控制液输入管线、控制模块高压回油支路、若干电磁换向阀和若干控制支路压力传感器；

各所述电磁换向阀的进油端口与所述控制液输入管线相连，各所述电磁换向阀的回油端口与所述控制模块低压回油支路相连，各所述电磁换向阀的出油端口分别与一所述控制支路压力传感器相连，各所述控制支路压力传感器的另一端分别与控制模块的外壳相连。

4.如权利要求3所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述控制模块低压回油支路和控制模块高压回油支路上还分别设置有用于对相应支路上的压力进行检测低压回油支路压力传感器和高压回油支路压力传感器。

5.如权利要求3所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，压力平衡控制子模块包括第一排放支路、第二排放支路、容积补偿支路和第三排放支路；

所述第一排放支路与所述控制模块高压回油支路相连，用于当所述采油树阀门PV关闭时阀门活塞腔内液压油通过所述阀门活塞端管线、控制模块高压回油支路和第一排放支路排出系统；

所述第二排放支路与控制模块低压回油支路相连，用于当所述采油树阀门PV关闭时阀门活塞腔内液压油通过所述阀门活塞端管线、控制模块低压回油管线和第二排放支路排出系统；

所述容积补偿支路分别与所述控制模块低压回油支路和控制模块高压回油回路连通，且所述容积补偿支路上设置有压力补偿器，用于在需要时将所述压力补偿器中的液压油补充给所述第一排放支路和第二排放支路，以平衡控制模块内部管线与海水深度带来的压力变化；

所述第一排放支路、第二排放支路、容积补偿支路的输出端并联后与安装在所述控制模块的外壳上的回油路液压接头相连。

6.如权利要求5所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述容积补偿支路与所述控制模块高压回油支路之间设置有单向阀，用于防止所述控制模块高压回油支路内高压液压油进入所述控制模块低压回油支路。

7.如权利要求5所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述第二排放支路与所述容积补偿支路之间通过所述第三排放支路相连，使得所述控制模块低压回油支路内的液压油能够通过所述第二排放支路和第一排放支路共同排出系统。

8.如权利要求5所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述第一排放支路和第二排放支路上分别设置有用于监测该控制支路实时压力值的压力传感器。

9.如权利要求5所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述第一排放支路、第二排放支路和容积补偿支路的输出端与控制模块的外壳之间还设置有回油路过滤器。

10.如权利要求1所述的一种水下采油树控制模块用压力平衡系统，其特征在于，所述海水外压平衡装置包括串联连接的针阀、球阀、单向阀和过滤器；所述针阀用于充油时隔离用；所述球阀用于系统与补偿器间的隔离；所述补偿器内部充满补偿液，用于平衡系统内外压力的补偿器；所述单向阀用于单向导通功能；所述过滤器用于过滤海水，防止海水中的大颗粒物质进入管路。

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