一种可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法

技术领域

本发明涉及海洋石油工程技术领域，特别涉及一种可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法。

背景技术

可燃冰是由天然气和水这两种物质在低温高压条件下形成的类似冰状的固体物质，因其外貌极像冰雪，点火即燃，故称“可燃冰”。影响可燃冰生成/分解的重要因素分别是温度和压力，如温度升高或压力降低，可燃冰就分解成天然气和水，即由固态变为气态和液态。

在深海能源开采过程中，为防止可燃冰的形成，目前采取注入甲醇和乙二醇等化学剂，以抑制可燃冰的生成，然而，一些潜在的因素仍然可能会导致可燃冰的生成，阻塞生产管线，例如生成水产生的速度比预想的高；甲醇等化学剂的质量不高；甲醇等化学剂的注入速率比要求的低或者作业过程中操作不当等等。

生产平台与海底管汇连接，一旦管线内部产生可燃冰，将堵塞海底管线，没有排出通道，将无法安全地排除可燃冰，因此如何保证可燃冰的溶解及排出是目前亟待解决的问题。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法，能溶解海底管线中可能产生的可燃冰，并在其溶解后顺利排出海底管线，提高了海底生产作业的安全性。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种可燃冰解堵装置，其包括配重吊篮、用于输送及排出流体的脐带缆和用于快速脱缆的应急解脱装置，所述应急解脱装置上设置有用于控制流体输送的控制装置，所述配重吊篮上设置有用于连通海底控制管汇的连接管，所述应急解脱装置和海底控制管汇均与所述配重吊篮连通，所述应急解脱装置还与所述控制装置连通，所述脐带缆固定于所述应急解脱装置上、且经液压管汇与所述控制装置连通。

所述的可燃冰解堵装置中，所述配重吊篮包括吊篮本体，所述吊篮本体上设置有用于连通所述应急解脱装置的下快速接头，所述下快速接头的侧面设置有用于连通所述连接管的连接件。

所述的可燃冰解堵装置中，所述应急解脱装置上还设置有用于连通所述吊篮本体的上快速接头，用于连接钻柱与下快速接头的转换接头，用于支撑所述转换接头和控制装置的导向架，所述上快速接头通过转换接头固定于所述导向架上、且与所述下快速接头配合联接，所述上快速接头经液压管汇与所述控制装置连通。

所述的可燃冰解堵装置中，所述吊篮本体上还设置有多个用于定位安装所述导向架的导向桩，所述导向架上对应设置有多个导向孔，所述导向桩套设于所述导向孔中。

所述的可燃冰解堵装置中，所述吊篮本体上还设置有用于增加吊篮本体的稳定性的防沉板，所述防沉板位于所述吊篮本体的底部。

所述的可燃冰解堵装置中，所述吊篮本体上还设置有用于防止所述防沉板倾斜的支撑板，所述支撑板位于所述吊篮本体的侧面、且通过固定件与所述防沉板联接。

所述的可燃冰解堵装置中，所述吊篮本体内还设置有用于支撑所述下快速接头的支撑架，所述支撑架与下快速接头固定联接。

所述的可燃冰解堵装置中，所述应急解脱装置上还设置有用于固定所述脐带缆的固定部。

一种可燃冰解堵系统，其包括如上所述的可燃冰解堵装置，所述可燃冰解堵系统还包括船舶本体、海底控制管汇和生产平台，所述脐带缆与设置在船舶本体上的控制管汇连通，所述生产平台经海底管线与海底控制管汇连通。

一种如上所述的可燃冰解堵系统的解堵方法，其包括如下步骤：

A、将脐带缆的一端与船舶本体上的控制管汇连通，将脐带缆的另一端经液压管汇与所述控制装置连接；

B、将配重吊篮下放入水至目标位置，由无人遥控潜水器将所述配重吊篮与海底控制管汇连通；

C、将应急解脱装置和脐带缆同步下放，并安装在所述配重吊篮上；

D、由控制装置控制向脐带缆中注入辅助流体，并同步调节海底管线内的压力，可燃冰溶解后经脐带缆中的排出管排出海底管线。

相较于现有技术，本发明提供的可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法中，所述可燃冰解堵装置包括配重吊篮、用于输送及排出流体的脐带缆和用于快速脱缆的应急解脱装置，所述应急解脱装置上设置有用于控制流体输送的控制装置，所述配重吊篮上设置有用于连通海底控制管汇的连接管，所述应急解脱装置和海底控制管汇均与所述配重吊篮连通，所述应急解脱装置还与所述控制装置连通，所述脐带缆固定于所述应急解脱装置上、且经液压管汇与所述控制装置连通，通过控制装置控制管线内的流体输送，调节管线内的压力，能溶解海底管线中可能产生的可燃冰，并在其溶解后顺利排出海底管线，提高了海底生产作业的安全性。

附图说明

图1为本发明提供的可燃冰解堵系统的结构示意图。

图2为本发明提供的可燃冰解堵装置的结构示意图。

图3为本发明提供的可燃冰解堵装置中配重吊篮的结构示意图。

图4为本发明提供的可燃冰解堵装置中应急解脱装置的结构示意图。

图5为本发明提供的可燃冰解堵方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中无法完全抑制可燃冰的生产、可燃冰无法排出管线外等缺点，本发明的目的在于提供可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法，能溶解海底管线中可能产生的可燃冰，并在其溶解后顺利排出海底管线，提高了海底生产作业的安全性。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的可燃冰解堵系统包括可燃冰解堵装置10、船舶本体20、海底控制管汇40和生产平台30，所述可燃冰解堵装置10与生产平台30均与海底控制管汇40连通，所述可燃冰解堵装置10还与设置在船舶本体20上的控制管汇（图中未示出）连通，所述可燃冰解堵装置10用于溶解并排出海底管线50中的可燃冰，溶解后的可燃冰经控制管汇输送至船舶本体20上的收集处理设备中，消除了可燃冰带来的潜在危险，保证作业安全。

请一并参阅图2、图3和图4，本发明提供的可燃冰解堵装置10包括配重吊篮101、用于输送及排出流体的脐带缆102和用于快速脱缆的应急解脱装置103，其中，所述脐带缆102内设置有五条独立的管束，可根据实际需要选择使用，所述应急解脱装置103上设置有用于控制流体输送的控制装置104，所述配重吊篮101上设置有用于连通海底控制管汇40的连接管105，所述应急解脱装置103和海底控制管汇40均与所述配重吊篮101连通，所述应急解脱装置103还与所述控制装置104连通，所述脐带缆102固定于所述应急解脱装置103上、且经液压管汇（图中未示出）与所述控制装置104连通，即通过可燃冰解堵装置10将海底控制管汇40与控制管汇连通，通过控制装置104控制管线内的流体输送，调节管线内的压力，从而溶解海底管线50中可能产生的可燃冰，并在其溶解后顺利排出海底管线50，提高了海底生产作业的安全性，其中，所述连接管105可采用高压软管，该高压软管为水下专用液压软管，承受内外压性能好，保证本发明提供的可燃冰解堵装置10在海底高水压环境下能正常工作，保证作业过程的稳定性，其一端连接配重吊篮101，另一端为无人遥控潜水器（RemoteOperatedVehicle，ROV）可操作连接头，用于连接海底控制管汇40，在海底作业时，可由ROV将所述连接管105与海底控制管汇40连通。

具体地，所述配重吊篮101包括吊篮本体1011，所述吊篮本体1011上设置有用于连通所述应急解脱装置103的下快速接头1012，所述下快速接头1012的侧面设置有用于连通所述连接管105的连接件，所述吊篮本体1011内还设置有用于支撑所述下快速接头1012的支撑架1016，所述支撑架1016与下快速接头1012固定联接，所述下快速接头1012通过所述支撑架1016固定与吊篮本体1011上，其中，所述连接件可选用法兰，保证所述下快速接头1012与连接管105紧固连接，所述下快速接头1012采用自封式快速接头，当下快速接头1012与应急解脱装置103配合安装时，所述下快速接头1012与应急解脱装置103连通，当与其应急解脱装置103分离后，所述下快速接头1012迅速密封，防止连接管105及海底控制管汇40内的流体泄露。

进一步地，所述应急解脱装置103上还设置有用于连通所述吊篮本体1011的上快速接头1031，用于连接钻柱与下快速接头1012的转换接头1032，用于支撑所述转换接头1032和控制装置104的导向架1033，所述上快速接头1031通过所述转换接头1032固定于所述导向架1033上、且与所述下快速接头1012配合联接，即所述上快速接头1031与转换接头1032固定连接后，整体固定于导向架1033上，所述上快速接头1031经液压管汇与所述控制装置104连通，所述应急解脱装置103上还设置有用于固定所述脐带缆102的固定部1035，即应急解脱装置103与配重吊篮101通过上快速接头1031和下快速接头1012配合联接，实现应急解脱装置103与配重吊篮101之间的连通，所述应急解脱装置103还经液压管汇与所述控制装置104连通，而固定于应急解脱装置103上的脐带缆102也经液压管汇与所述控制装置104连通，从而实现了整个流体系统的连通，且可通过控制装置104控制管线内的流体输送。

同样，所述上快速接头1031采用自封式快速接头，当上快速接头1031与下快速接头1012配合安装时，所述上快速接头1031与下快速接头1012连通，当与其下快速接头1012分离后，所述上快速接头1031迅速密封，防止液压管汇及脐带缆102内的流体泄露。所述转换接头1032的顶端为65/8”FH母螺纹，可连接钻柱和提升短节，下端为B20GRAYLOC连接面，通过抱卡与上快速接头1031连接，所述转换接头1032上还设置有6个NPT1”的通孔，通过液压管汇与控制装置104连通。

所述固定部1035为中心具有通孔的连接板，脐带缆102的一端与船舶本体20上的控制管汇连接，脐带缆102的另一端通过所述连接板被固定在应急解脱装置103上，脐带缆102内设置有多条管线，均与所述控制装置104连接，具体与设置在控制装置104上的多个球阀连接，控制装置104上还设置有多个阀门，通过操作阀门控制管线内的流体，从而可控制管线内流体的注入与排出，通过排出天然气、水、油等物质，降低管线内的压力，进而溶解可燃冰，同时由生产平台30同步调节管线压力，使溶解过程平稳快速，而溶解后的可燃冰经多条管线中的预设排出管线排出。

请继续参阅图1、图2、图3和图4，本发明提供的可燃冰解堵装置10中，所述吊篮本体1011上还设置有多个用于定位安装所述导向架1033的导向桩1013，所述导向架1033上对应设置有多个导向孔1034，所述导向桩1013套设于所述导向孔1034中，即在将所述应急解脱装置103安装于配重吊篮101上时，设置于所述导向架1033上的多个导向孔1034沿着配重吊篮101上的对应位置上的导向桩1013准确下放，确保上快速接头1031与下快速接头1012精确安装。

进一步地，所述吊篮本体1011上还设置有用于增加吊篮本体1011的稳定性的防沉板1014，所述防沉板1014位于所述吊篮本体1011的底部，所述防沉板1014可增大配重吊篮101与海床的接触面积，提高设备在受力情况下的稳定性。且防沉板1014上具有多个小孔，在打开过程中可减少水的阻力。

更进一步地，为了防止所述防沉板1014在受力情况下倾斜，导致受力和稳定性降低，所述吊篮本体1011还上还设置有用于防止所述防沉板1014倾斜的支撑板1015，所述支撑板1015位于所述吊篮本体1011的侧面、且通过固定件（图中未示出）与所述防沉板1014联接，具体所述固定件可采用插销，在所述支撑板1015和防沉板1014上分别对应设置加工孔，将插销穿过两孔，将支撑板1015和防沉板1014固定联接，另外支撑板1015可沿着铰链旋转90度，实现关闭和打开状态，进一步提高了设备的稳定性。

本发明还相应提供一种可燃冰解堵方法，如图5所示，所述可燃冰解堵方法包括如下步骤：

S100、将脐带缆的一端与船舶本体上的控制管汇连通，将脐带缆的另一端经液压管汇与所述控制装置连接；

S200、将配重吊篮下放入水至目标位置，由无人遥控潜水器将所述配重吊篮与海底控制管汇连通；

S300、将应急解脱装置和脐带缆同步下放，并安装在所述配重吊篮上；

S400、由控制装置控制向脐带缆中注入辅助流体，并同步调节海底管线内的压力，可燃冰溶解后经脐带缆中的排出管排出海底管线。

为了更好的理解本发明的技术方案，以下结合图1至图4，举具体实施例对本发明的可燃冰解堵系统的工作过程进行详细说明：

首先在船舶本体20上将脐带缆102的一端与船舶本体20上的一端连通，将脐带缆102的另一端经液压管汇与所述控制装置104连接，所述脐带缆102内设置有多条管线，本应用实施例中所述脐带缆102内设置有五条管线，其中两条分别为甲醇注入管和气举管，其余三条可设置为排出管，该五条管线均与设置在控制装置104上的多个球阀连接，控制装置104上还设置有多个阀门，通过操作阀门控制管线内的流体；之后通过吊机吊起所述配重吊篮101并下放入水至目标位置，由水下的无人遥控潜水器将所述配重吊篮101与海底控制管汇40连通，具体为将所述连接管105与海底控制管汇40连通；之后将应急解脱装置103和脐带缆102同步下放，并安装在所述配重吊篮101上，具体为应急解脱装置103上的导向孔1034沿着配重吊篮101上的对应位置上的导向桩1013准确下放，确保上快速接头1031与下快速接头1012精确安装到位，此时整个可燃冰解堵系统均连通，之后由控制装置104控制向脐带缆102中注入辅助流体，所述辅助流体包括甲醇和氮气，并同步调节海底管线50内的压力，可燃冰溶解后经脐带缆102中的排出管排出海底管线50。

具体的可燃冰溶解排出过程为，由于生成的可燃冰堵塞，在可燃冰的下部靠近地层端是受堵塞的天然气，水，油等物质，由于可燃冰的堵塞，下部区域压力必然高于上部，本发明提供的可燃冰解脱装置是接通海底管线50的下部，首先通过脐带缆102中的排出管排出天然气，水，油等物质，海底管线50内的压力得以降低，进而溶解可燃冰，可燃冰堵块另一端由生产平台30同步调节压力，使堵块两端压力平衡，安全快速地溶解可燃冰，使溶解排出过程平稳快速。

为防止在排出天然气，油，水等物质的过程中，排出可能产生可燃冰，在甲醇注入管内注入甲醇以防止可燃冰的生成，而在气举管中注入氮气，帮助管线内天然气，油，水等物质排出，待海底管线50内压力降低到一定程度，可燃冰便可溶解，并通过排出管排出海底管线50。

进一步地，在溶解和排出可燃冰的过程中，考虑到非正常工况的产生，需要与海底管汇紧急解脱，本发明提供的可燃冰解堵装置10由应急解脱装置103和配重吊篮101上下两部分组成，通过上快速接头1031和下快速接头1012配合联接，遇紧急情况发生时，上下部分可以快速分离，上快速接头1031和下快速接头1012的端口具有有自密封作用，能避免管线内的液体或气体因设备分离而发生泄漏，大大提高了设备使用的安全性。

综上所述，本发明提供的可燃冰解堵装置、解堵系统及解堵方法中，所述可燃冰解堵装置包括配重吊篮、用于输送及排出流体的脐带缆和用于快速脱缆的应急解脱装置，所述应急解脱装置上设置有用于控制流体输送的控制装置，所述配重吊篮上设置有用于连通海底控制管汇的连接管，所述应急解脱装置和海底控制管汇均与所述配重吊篮连通，所述应急解脱装置还与所述控制装置连通，所述脐带缆固定于所述应急解脱装置上、且经液压管汇与所述控制装置连通，通过控制装置控制管线内的流体输送，调节管线内的压力，能溶解海底管线中可能产生的可燃冰，并在其溶解后顺利排出海底管线，提高了海底生产作业的安全性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。