一种用于海上无人平台的远程预热系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及海上石油工程技术领域，特别是关于一种用于海上无人平台的远程预热系统及其使用方法。


背景技术：

2.在海上油田开发中，高凝点原油输送时需要维持海管内温度高于原油凝固点温度，避免原油在海管内凝结。在油田停产后，通常需要用海水对海管进行置换。复产时，由于海管温度较低，为避免高凝点原油在海管预冷凝结，需要提前对海管进行预热，使海管温度高于原油凝点温度，以确保原油顺利输送。
3.而在目前的海上油气田生产中，由于无远程预热系统，海上无人平台复产或有人平台台风后复产，通常需要人员登临平台后手动操作阀门及设备，启动预热流程，待海管温度通过预热达到要求后再恢复生产。操作流程繁琐，且需等待人员登临平台后开启，影响油气田生产时率及效益。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高生产时率的用于海上无人平台的远程预热系统及其使用方法。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种用于海上无人平台的远程预热系统，包括预热流程管线、外输管线和监控系统；
6.所述预热流程管线的入口连接用于提供海水的水源井，所述预热流程管线上设置有用于对所述预热流程管线进行加热的加热器，所述加热器上设置有用于测量所述加热器出口处温度的温度传感器，所述预热流程管线的出口通过第一开关阀连接所述外输管线的入口；所述外输管线的入口还通过第二开关阀连接外部生产流程管线；所述外输管线的出口连接海底管道，所述海底管道的入口处设置有关断阀；
7.所述监控系统分别电连接所述水源井、加热器、温度传感器、第一开关阀、第二开关阀和关断阀，用于根据所述温度传感器测量的温度控制连接的各部件的工作，对所述海底管道进行预热。
8.进一步地，所述预热流程管线上还设置有用于对所述水源井提供的海水进行除砂的除砂装置和用于测量所述预热流程管线上流量的流量计；所述除砂装置和流量计还分别电连接所述监控系统。
9.进一步地，所述水源井设置有井上安全阀、井下安全阀和井口控制盘；
10.所述井上安全阀和井下安全阀分别电连接所述井口控制盘，所述井口控制盘还电连接所述监控系统，所述井口控制盘用于基于所述监控系统的指令，控制所述井上安全阀和井下安全阀的开启或关闭。
11.进一步地，所述监控系统包括远程操作站、操作站和中控系统；
12.所述远程操作站用于远程控制所述中控系统的工作；
13.所述操作站用于控制所述中控系统的工作；
14.所述中控系统用于基于所述远程操作站或操作站的指令和所述温度传感器测量的温度，控制连接的各部件的工作，对所述海底管道进行预热。
15.进一步地，所述中控系统内设置有指令接收模块、数据接收模块和流程控制模块；
16.所述指令接收模块用于接收所述远程操作站或操作站发送的指令，包括生产流程指令和预热流程指令；
17.所述数据接收模块用于接收所述温度传感器测量的温度；
18.所述流程控制模块用于基于接收的指令和所述温度传感器测量的温度，控制所述加热器、流量计、第一开关阀、第二开关阀、关断阀和井口控制盘的开启或关闭，以进行生产流程和预热流程的切换以及对海底管道的预热。
19.进一步地，所述水源井的出口处设置有用于测量所述水源井出口处压力的压力传感器；所述压力传感器还电连接所述中控系统，所述中控系统根据所述压力传感器测量的压力，监测预热流程的压力。
20.进一步地，所述远程操作站设置在远程控制中心，所述操作站和中控系统设置在无人平台中控设备间，所述远程操作站通过通信链路分别连接所述操作站和中控系统。
21.另一方面，提供一种用于海上无人平台的远程预热系统的使用方法，包括：
22.当海上平台复产前需远程启动海管预热流程时，监控系统控制第一开关阀和关断阀开启，第二开关阀关闭，预热流程管线连通海底管道，切换至海底管道的预热流程；
23.监控系统根据温度传感器测量的温度，控制加热器的开启或关闭，对海底管道进行预热；
24.预热流程完成后，监控系统控制井下安全阀、井上安全阀、加热器、第一开关阀和关断阀关闭。
25.进一步地，所述当海上平台复产前需远程启动海管预热流程时，监控系统控制第一开关阀和关断阀开启，第二开关阀关闭，预热流程管线连通海底管道，切换至海底管道的预热流程，包括：
26.远程操作站或操作站发送预热流程指令至中控系统；
27.中控系统根据接收的生产流程指令，控制第二开关阀关闭，井上安全阀、井下安全阀和第一开关阀开启，进入预热流程。
28.进一步地，所述监控系统根据温度传感器测量的温度，控制加热器的开启或关闭，对海底管道进行预热，包括：
29.温度传感器实时测量加热器出口处的温度；
30.中控系统根据温度传感器测量的温度和预先设定的温度阈值，控制加热器的开启或关闭，对预热流程管线加热；
31.中控系统控制关断阀开启，水源井的海水通过预热流程管线加热后经外输管线进入海底管道，实现海底管道的预热。
32.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
33.1、本发明由于设置有预热流程管线，预热流程管线上设置有加热器对水源井提供的水进行加热，采用具有一定温度的水源井的水置换海底管道的海水，达到海管预热的目的，防止正常生产时高凝点原油遇冷在海底管道内凝结。
34.2、本发明由于设置有监控系统，加热器处设置有温度传感器，监控系统根据温度传感器测量的温度，控制加热器的启停，保证海底管道的预热效果。
35.3、本发明的监控系统包括远程操作站和操作站，远程操作站设置在远程控制中心，可在远程控制中心根据需求远程操作控制，无需人员现场操作，缩短无人平台复产时间，提高生产时率。
36.4、本发明可提高海上平台的自动化操作水平，实现平台的精细化管理，并可推广到其他无人平台进行广泛应用。
37.综上所述，本发明可以广泛应用于海上石油工程技术领域中。
附图说明
38.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
39.图1是本发明一实施例提供的远程预热系统结构示意图；
40.图2是本发明一实施例提供的监控系统结构示意图。
具体实施方式
41.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
42.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
43.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
44.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
45.本发明实施例提供的用于海上无人平台的远程预热系统及其使用方法，能够实现
水源井的海水对海底管道的预热，防止复产时高凝点原油遇冷在海底管道内凝结；同时，能够实现在远程控制中心对预热流程的远程监测和控制，缩短海上无人平台复产时间，提高生产时率。
46.实施例1
47.如图1、图2所示，本实施例提供一种用于海上无人平台的远程预热系统，包括预热流程管线1、外输管线2、水源井3、除砂装置4、加热器5、流量计6、第一开关阀7、第二开关阀8、关断阀9和监控系统10，其中，水源井3设置有井上安全阀、井下安全阀和井口控制盘。
48.预热流程管线1的入口连接水源井3的出口，水源井3用于提供海水，预热流程管线1上设置有除砂装置4、加热器5和流量计6，除砂装置4用于对水源井3提供的海水进行除砂，加热器5用于对预热流程管线1进行加热，流量计6用于测量预热流程管线1上的流量，加热器5的出口处设置有温度传感器，温度传感器用于测量加热器5出口处的温度。预热流程管线1的出口通过第一开关阀7连接外输管线2的入口。外输管线2的入口还通过第二开关阀8连接外部生产流程管线11的出口，生产流程管线11用于正常生产流程的物流输送，生产流程管线11的入口连接生产物流。
49.外输管线2的出口用于连接外部发球筒12和海底管道13，发球筒12用于清管工况下发射清管球，关断阀9设置在海底管道13的入口处，海底管道13出口连接下游平台管线或处理设施，接收海管物流。
50.监控系统10分别电连接除砂装置4、加热器5、流量计6、第一开关阀7、第二开关阀8、关断阀9、温度传感器和井口控制盘，井口控制盘分别电连接井上安全阀和井下安全阀，监控系统10用于根据温度传感器测量的温度，控制连接的各部件的工作，以进行生产流程和预热流程的切换和海底管道13的预热，井口控制盘用于基于监控系统10的指令，控制井上安全阀和井下安全阀的开启或关闭。
51.在一个优选的实施例中，如图2所示，监控系统10包括远程操作站10-1、操作站10-2和中控系统10-3。
52.远程操作站10-1设置在远程控制中心，操作站10-2和中控系统10-3设置在无人平台中控设备间，远程操作站10-1通过通信链路分别连接操作站10-2和中控系统10-3，远程操作站10-1用于远程控制中控系统10-3的工作，操作站10-2用于控制中控系统10-3的工作，中控系统10-3用于基于远程操作站10-1或操作站10-2的指令和温度传感器测量的温度，控制连接的各部件的工作，以进行生产流程和预热流程的切换和海底管道13的预热。
53.具体地，通信链路处设置有光电模块，用于将电信号转换为光信号进行传输。
54.具体地，中控系统10-3内设置有指令接收模块、数据接收模块和流程控制模块。指令接收模块用于接收远程操作站10-1或操作站10-2发送的指令，包括生产流程指令和预热流程指令。数据接收模块用于接收温度传感器测量的温度。流程控制模块用于基于接收的指令和温度传感器测量的温度，控制除砂装置4、加热器5、流量计6、第一开关阀7、第二开关阀8、关断阀9和井口控制盘的开启或关闭，以进行生产流程和预热流程的切换以及海底管道13的预热。
55.在一个优选的实施例中，水源井3的出口处设置有压力传感器，压力传感器用于测量水源井3出口处的压力。压力传感器还电连接中控系统10-3，中控系统10-3根据压力传感器测量的压力，监测预热流程的压力，若压力超出预先设定的正常范围，可远程关停水源井
3。
56.在一个优选的实施例中，关断阀9可以采用液动或气动控制球阀，且具备远程复位功能。
57.在一个优选的实施例中，第一开关阀7和第二开关阀8均可以采用电动或气动控制球阀。
58.实施例2
59.本实施例提供一种用于海上无人平台的远程预热系统的使用方法，包括以下步骤：
60.1)当海上平台复产前需远程启动海管预热流程时，监控系统10控制第一开关阀7和关断阀9开启，第二开关阀8关闭，预热流程管线1连通海底管道13，切换至海底管道13的预热流程，具体为：
61.1.1)远程操作站10-1或操作站10-2发送预热流程指令至中控系统10-3。
62.1.2)中控系统10-3根据接收的预热流程指令，控制第二开关阀8关闭，井上安全阀、井下安全阀和第一开关阀7开启，启动除砂装置4，通过除砂装置4对预热流程管线1内的海水进行除砂，进入预热流程。
63.2)监控系统10根据温度传感器测量的温度，控制加热器5的开启或关闭，对海底管道进行预热，具体为：
64.2.1)温度传感器实时测量加热器5出口处的温度。
65.2.2)中控系统10-3根据温度传感器测量的温度和预先设定的温度阈值，控制加热器5的开启或关闭，对预热流程管线1加热。
66.具体地，当温度传感器测量的温度低于温度阈值时，开启加热器5对海水进行加热；当温度传感器测量的温度达到温度阈值时，关闭加热器5。
67.2.3)中控系统10-3控制关断阀9开启，水源井3的海水通过预热流程管线1加热后经外输管线2进入海底管道13，实现海底管道13的预热。
68.3)预热流程完成后，监控系统10控制井下安全阀、井上安全阀、除砂装置4、加热器5、第一开关阀7和关断阀9关闭。
69.上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。