[发明专利]水下全电采油树紧急备用控制系统

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下全电采油树紧急备用控制系统。

背景技术

水下采油树是水下生产系统最重要的设备之一，在控制油井生产、调节出油产量等方面起着至关重要的作用，其性能好坏直接决定整个水下生产系统运行的状态和油气井的开采成本。按照控制方式，水下采油树先后经历了直接液压控制采油树、先导液压控制采油树、顺序液压控制采油树、直接电液控制采油树、电液复合控制采油树，以及最为前沿的水下全电采油树。与传统的水下液压型采油树相比，水下全电采油树具有以下优点：结构紧凑、重量轻；没有液压系统、可靠性高；脐带缆内不包含液压管线，节省生产和安装费用；可实现实时和超远距离控制；控制系统更容易维护和更新。

水下全电采油树控制系统可以完成水下全电采油树的控制。然而，当发生平台起火爆炸、动力电缆中断、核心处理器子系统完全失效等紧急情况时，水下全电采油树控制系统无法控制水下全电采油树。因此，开发一套独立于水下全电采油树控制系统的水下全电采油树紧急备用控制系统显得尤为必要。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种水下全电采油树紧急备用控制系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

水下全电采油树紧急备用控制系统，包括：水面移动式备用控制单元、水面水声换能模块、水下水声换能模块、水下备用控制单元、水下机械手臂和水下阀门备用操作手柄；其中，水下备用控制单元，包括：水下备用核心处理器模块、机械手臂多轴运动控制模块、水下充电锂电池组和机械手臂电动机驱动器组；水下备用核心处理器模块与核心处理器子系统通过电缆相连，实时读取核心处理器子系统上的水下全电采油树状态数据。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：当发生平台起火爆炸、动力电缆中断、核心处理器子系统完全失效等紧急情况，水下全电采油树控制系统无法控制水下全电采油树时，可以采用水下全电采油树紧急备用控制系统关闭水下全电采油树的水下阀门，实现安全关井，提高海洋石油开发的安全性。

附图说明

图1是水下全电采油树系统示意图；

图2是附带紧急备用控制系统的水下全电采油树系统示意图；

图中，101、中央控制单元，102、水下动力与控制模块，103、监控计算机，104、动力发送模块，105、平台通讯模块，106、动力接收模块，107、水下通讯模块，108、核心处理器子系统，109、多轴运动控制器子系统，110、数据采集与处理器子系统，111、电动机驱动器组，112、化学药剂注入阀，113、生产主阀，114、生产翼阀，115、转换阀，116、环空主阀，201、水面移动式备用控制单元，202、水面水声换能模块，203、水下水声换能模块，204、水下备用控制单元，205、水下机械手臂，206、水下备用核心处理器模块，207、机械手臂多轴运动控制模块，208、水下充电锂电池组，209、机械手臂电动机驱动器组，210、水下阀门备用操作手柄。

具体实施方案

如图1所示，水下全电采油树系统，包括：水下全电采油树和水下全电采油树控制系统。

水下全电采油树，包括：树帽连接器、采油树树体、采油树连接器、一号管线连接器、二号管线连接器、化学药剂注入阀112、生产主阀113，生产翼阀114、转换阀115、环空主阀116、温度-压力一体化变送器和管线。采油树树体，经过生产主阀113和转换阀115与一号管线连接器相连通，经过生产主阀113和生产翼阀114与二号管线连接器相连通，经过环空主阀116与一号管线连接器相连通，还与化学药剂注入阀112直接连通；化学药剂注入阀112、生产主阀113，生产翼阀114、转换阀115和环空主阀116具有相同的结构，均包括：阀门、滚珠丝杠与阀杆机构、复位弹簧和永磁同步电动机。永磁同步电动机通过滚珠丝杠与阀杆机构驱动阀门打开或者关闭，从而完成原油从井口到不同出油管线的输送、化学药剂注入和安全生产关断；当永磁同步电动机发生故障无法关闭阀门时，复位弹簧推动阀门关闭，起到“失效安全”的作用。水下全电采油树的管线上还安装有温度-压力一体化变送器，用于检测管线内油液的温度和压力。