水下应急封井装置陆地组装测试及海上运输方案_宋子扬.pdf

水下应急封井装置陆地组装测试及海上运输方案宋子扬（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司）摘 要：水下应急封井装置是用于临时封堵井喷失控井口，重新建立井口防喷系统，防止井喷继续发生的应急装置。该装置一般部署在陆地的应急救援点，当水下防喷器失效，海底发生井喷时，将水下应急封井装置运输并安装至井喷井口。由于海上平台安全作业至关重要，水下应急封井装置在陆地的组装测试及海上运输方案制定必不可少。只有及时解决测试时发现的问题并做好各种应急预防方案才能保证作业的顺利实施。关键词：水下应急封井装置；组装及测试；运输方案；安全性52石油知识 双月刊技术装备/TECHNICAL EQUIPMENT水下应急封井装置是安装在井口进行封井和引导井喷油气流体的应急装置，可以进行关井、分流、压井和分散剂注入等操作。该装置一般部署在陆地的应急救援点，当水下防喷器失效，海底发生井喷时，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：（1）关井，将事故井隔离；（2）提供向井筒注入压井液的通道；（3）提供向井筒注入化学药剂的通道；（4）监测井筒关键参数；（5）分流回收井筒流体时，用作分流器。1 水下应急封井装置简介水下应急封井装置是集机械制造、液压控制、数据监测、信息传输和ROV干预等技术于一体的重,要海洋井控装备，具备关井、分流、压井、分散剂注入和圈闭气体释放等功能。水下封井装置的控制系统独立于防喷器组的控制系统，主要使用水下机器人ROV（Remotely Operated Vehicle）提供液压与扭矩工具进行干预控制，数据监测同样可使用ROV进行读取，也可以连接更复杂的部件，如水下控制模块和蓄能器组实现控制及数据监测。这些复杂部件宜单独放置并用飞线连接，以减小水下封井装置的尺寸、质量和复杂程度。对水下封井装置进行数据监测时，应采用ROV可读式仪表，以便及时、持续反馈传感器和仪表数据。水下应急封井装置主要部件包括：（1）液压连接器；（2）水下双闸板防喷器；（3）水下闸阀和节流阀；（4）管汇连接器；（5）数据声纳监测系统；（6）ROV操作面板；（7）主机框架。2 陆地组装测试内容分析在陆地进行水下应急封井装置组装及测试的目的是验证设备各部件的完整性和有效性，并为平台作业做准备，以保证水下应急封井装置在运往平台作业之前，所有设备的功能都符合作业要求。2.1 组装内容码头组装按照组装流程主要设计有16个步骤：（1）底座组装；（2）钢圈槽检测和六通总成次承载架装配工装；（3）安装H4试验芯轴；（4）安装六通总成；（5）安装水下防喷器组；（6）固定水下应急封井装置；（7）安装水下双联闸阀；（8）安装下卡箍转换法兰；（9）安装主框架立柱及分支保护平台；（10）安装HC工程芯轴；（11）安装主承载架；（12）安装H4连接器和防喷器液控管线；（13）安装导向筒内筒；（14）安装二次密封帽总成；（15）安装节流阀总成；（16）安装各面板液控管线。2.2 测试内容水下应急封井装置陆地测试主要分为功能测试、压力测试和界面测试，其目的包括：（1）检验所有功能及控制系统状态良好，具备出海条件；（2）检验水下应急封井装置设备的压力完整性。功能测试14项，包括：（1）盲板关闭动作；（2）盲板开启动作；（3）剪切闸板防喷器关闭动作；（4）剪切闸板防喷器开启动作；（5）4套节流阀开关动作；（6）水下节流阀总成锁紧解锁测试；（7）4套水下闸阀上板阀关闭动作；（8）4套水下闸阀上板阀开启动作；（9）4套水下闸阀下板阀关闭动作；（10）4套水下闸阀下板阀开启动作；（11）送入工具锁紧解锁测试；（12）送入工具极限解锁试验；（13）液压连接器锁紧解锁测试；（14）二次密封帽锁紧解锁测试。压力测试3项，包括：（1）封井装置下段压力低压、高压测试（剪切+下闸阀）；（2）封井装置中下段2023 年第 1 期532023 年第 1 期低压、高压测试（盲板+上闸阀）；（3）封井装置整腔低/高压测试（二次封井帽）。界面测试3项，包括：（1）接口测试；（2）HC型液压连接器悬吊测试；（3）H4型液压连接器悬吊测试。2.3 测试要求（1）压力测试要求：低压稳压不少于5min，最终压力不低于300psi，高压稳压不少于15min，最终压力不低于1000psi，压力稳定且无可见泄露；（2）ROV液压操作双联防喷器闸板关闭或开启动作一次成功，压力正常；（3）ROV使用扭矩工具操作水下闸阀一次成功，扭矩、圈数正常；（4）所有测试操作均需记录相关数据，包括但不限于时间、压力、流量、扭矩和圈数等，ROV对任何操作均需视频录制。3 海上运输方案分析水下应急封井装置整机组装完成后质量较大，考虑到一般平台舷侧吊机能力受限，运输时须将水下应急封井装置拆卸之后分别吊上平台，再在平台上进行组装。3.1 各部件系物与被系物专项方案装船前对所有部件分组打包并进行确认，所有小零件均采用现成的吊篮或集装箱吊运，大型重型零件均采用底座加框架的设计，以保证海吊海运的安全，所有海吊的吊索具和卸扣等均需由专业厂家提供，符合CCSI认证。对一些运输相对困难的重要设备设计定制对应的吊框底座，并设计专项运输方案，主要包括：（1）H4型液压连接器运输吊框及运输方案；（2）六通总成运输底座及运输方案；（3）HC工程芯轴运输底座及运输方案；（4）水下双联闸阀运输吊框及运输方案；（5）分流节流阀总成运输吊框及运输方案；（6）收油节流阀总成运输吊框及运输方案；（7）HC液压连接器运输吊框及运输方案。运输吊框的主要作用是在陆地、海上运输期间对相应的设备进行保护。运输期间将相应的设备放置于运输吊框中，用尼龙绳、绑带等对其进行辅助固定。注意事项：（1）六通总成需配备4对半环形组合式吊耳，用于整体吊装；（2）芯轴通过法兰螺栓与底座相连；（3）水下双联闸阀运输吊框上有4个水下双联闸阀安装位置，通过法兰螺栓与运输吊框连接；（4）分流节流阀总成和收油节流阀总成运输吊框上分别有2个节流阀总成安装位置，通过法兰螺栓与运输吊框连接。3.2 主要部件船运加固方式专项方案符合吊框吊篮集装箱要求的零件不再考虑其他加固方案，可以使用甲板上的卡扣直接卡紧，底板和运输底座属于低平零件，也无需考虑其他加固方案。六通总成和水下防喷器属于大型重型零件，装船后需要另外使用拉紧带对其进行系固。（1）六 通 总 成 系 固 方 案（图 1）。六 通 总 成 与 底 座 采 用4件M76440mm的螺栓连接，M763mm螺母紧固，底座与甲板有卡槽卡住。六通总成底部有16个吊耳各带30t卸扣，直接采用4条或8条10t拉紧带穿过卸扣，按角度斜拉紧固在甲板的地令或焊接吊耳上。（2）水 下 防 喷 器 系 固 方 案（图 2）。水 下 防 喷 器 与 底 座 采用4件M76440mm的螺栓连接，M763mm螺母紧固，底座与甲板有卡槽卡住。防喷器顶部有一圈M76640mm的螺栓，直接采用4条或8条10t拉紧带绕过四个螺栓，按角度斜拉紧固在甲板的地令或焊接吊耳上。4 总结水下应急封井装置是海上井喷事故应急救援的核心装置，有必要提前在陆地对其进行组装及测试，以便及时发现解决问题，保证在海上平台使用的顺利性和准确性。由于水下应急封井装置体积和质量较大，海上运输方案须重点分析，做好各种应急预防方案，以保证水下应急封井装置能够顺利安全地运输至作业平台。参考文献1王宇，郝希宁，李朝玮.水下应急封井装置概述J.海洋工程装备与技术，2019，6（2）：504-508.2苏尚文，屈志明，侯国庆，等.水下应急封井装置技术研究进展与建议J.石油矿场机械，2014，43（4）：96-101.图1 六通总成系固方案图2 水下防喷器系固方案