Конфигурируемый манифольд
CONFIGURABLE MANIFOLD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к манифольдам, являющимся элементом системы подводной добычи. Манифольд предназначен для сбора пластовой продукции из скважин, а также для распределения потоков газа, химических реагентов и сигналов управления системой подводной добычи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оборудование системы подводной добычи, размещаемое на дне моря без платформ и других надводных конструкций, дает возможность добывать газ в сложных климатических условиях, исключая влияние природных явлений. Проекты освоения месторождений с использованием системы подводной добычи предусматривают подачу газа с нескольких скважин. Газ от этих скважин поступает к манифольду. Манифольд распределяет потоки газа, моноэтиленгликоля, химических реагентов и сигналы управления системой подводной добычи.
Обычно манифольд размещают на донном основании, предназначенном для установки на морской грунт. Манифольд содержит регулирующие и отсечные клапаны, трубопроводы для приема и распределения потоков газа, проведения операций промывки или обслуживания. Кроме того, нагрузки, возникающие при операциях установки манифольда на донное основание, воспринимает дополнительная защитная конструкция, объединенная либо частично объединенная с донным основанием.
Все оборудование системы подводной добычи, включая манифольд, эксплуатируется в сложных подводных условиях, вследствие чего должно соответствовать повышенным требованиям по давлению и антикоррозионной стойкости, а также воспринимать повышенные нагрузки при операциях монтажа оборудования. Это приводит к тому, что широко эксплуатируемые в настоящее время конструкции манифольда обычно характеризуются значительными габаритами и весом.
Так, габариты манифольда с интегрированной защитой и донной опорной плитой составляют 12,5×25,5×19,5 м, а масса сборочной единицы - 285 тонн.
Также, в зависимости от конкретных условий месторождения минимально необходимые составные части манифольда могут дополняться посредством подключения различных модулей и блоков.
Кроме того, при производстве манифольда, в первую очередь необходимо произвести его элементы, такие, как трубопроводы и клапаны. После производства этих элементов они должны быть интегрированы в единую конструкцию, такую, как донное основание, объединенное с защитной конструкцией. Данная конструкция включает в себя поддерживающие металлические балки, необходимые для установки манифольда на морской грунт. Интеграция этих элементов в одну конструкцию требует соединений критической степени надежности. Таким образом, производство манифольда с интегрированной защитной конструкцией и основанием - это продолжительный во времени и дорогостоящий процесс.
На преодоление упомянутых недостатков существующего уровня техники направлено создание технического решения, известного из документа US 2018/0371877 А1 (опубликован 27.12.2018). В указанном документе раскрыто устройство для соединения подводных трубопроводов в блочном исполнении, содержащее одно или несколько соединительных устройств для приема/отведения потока, подводную линию или трубопровод, объединенный с корпусом манифольда, в котором расположены отсечные клапаны. Транспортируемый поток движется в общем направлении, обратный поток может быть использован при операциях инжектирования либо для сервисных систем.
Таким образом, конструкция устройства, известного из указанного документа, предусматривает подсоединение подводной линии либо трубопровода непосредственно к блоку манифольда, в который, в свою очередь, интегрированы клапаны, и исключает необходимость установки защитной конструкции, что приводит к снижению габаритов и массы известного устройства.
Тем не менее, конструкция известного устройства не предусматривает подсоединение к ней на этапе проектирования дополнительных блоков и модулей, регулирующих работу манифольда, в частности, модуля подключения системы управления и распределения, либо модуля дистанционного управления как посредством автономного необитаемого подводного аппарата, так и роботизированными комплексами.
Кроме того, конструкция устройства, известная из упомянутого документа, позволяет проводить очистку подводной линии трубопровода преимущественно посредством процесса промывки, так как по причине нелинейного расположения линий безразборная очистка в таком случае возможна только при использовании специализированных скребков, выполненных с возможностью радиального прохождения соответствующих зон, подлежащих очистке.
Также, в случае возникновения необходимости использования известного устройства на меньшее количество скважин на этапе сборки, и, как следствие, необходимости глушения по меньшей мере одной из линий, можно прогнозировать разбалансировку известного устройства, степень которой приведет к необходимости использования дополнительных средств для восстановления балансировки, и, как следствие, приведет к увеличению массы устройства.
Таким образом, конструкция известного устройства не обладает модульностью, затрудняет проведение очистки манифольда посредством использования системы безразборной очистки, а также не предусматривает возможность глушения линий на этапе сборки манифольда без потери балансировки манифольда.
Предлагаемое изобретение направлено на то, чтобы преодолеть по меньшей мере один недостаток, присущий техническим решениям уровня техники.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической проблемой, решаемой при создании настоящего изобретения, стало создание конфигурируемого манифольда, конструкция которого позволяет подсоединять дополнительные модули и блоки на этапе проектирования, беспрепятственно проводить операции очистки основной линии манифольда посредством использования систем безразборной очистки, а также в случае необходимости позволяет использовать манифольд на меньшее количество скважин за счет глушения по меньшей мере одной из линий на этапе сборки без потери балансировки манифольда.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении модульности манифольда посредством возможности подсоединения к нему на этапе проектирования дополнительных блоков и модулей, регулирующих работу манифольда, и, как следствие, в сокращении затрат и временных ресурсов, связанных с отдельной установкой данных модулей на морской грунт.Кроме того, конструкция манифольда согласно изобретению предусматривает возможность очистки манифольда посредством систем безразборной очистки, что является существенно более эффективным способом по сравнению с внутренней промывкой. Дополнительно, при осуществлении изобретения достигается обеспечение конфигурируемости манифольда за счет возможности использования манифольда согласно настоящему изобретению в случае необходимости глушения по меньшей мере одной из линий на этапе сборки, с одновременным обеспечением повышенного уровня балансировки по сравнению с существующим уровнем техники, и, как следствие, снижением общей массы манифольда за счет исключения необходимости использования дополнительных средств для восстановления балансировки.
Заявленный технический результат, заключающийся в обеспечении модульности манифольда, а также его конфигурируемости, достигается за счет того, что выходные отверстия первого поперечного канала и второго поперечного канала на боковой стороне блока манифольда расположены со смещением относительно выходных отверстий первого поперечного канала и второго поперечного канала на противоположной боковой стороне блока манифольда.
При этом значение величины упомянутого смещения преимущественно равно значению величины радиуса упомянутых выходных отверстий.
Упомянутое смещение позволяет обеспечить заявленную улучшенную балансировку конфигурируемого манифольда и позволяет дополнительно включить в состав манифольда без разбалансировки устройства модуль инжектирования химических реагентов и промывки, а также первую площадку и вторую площадку, выполненные с возможностью установки дополнительных модулей.
В частности, указанные площадки позволяют обеспечить возможность подключения к манифольду модуля управления или модуля распределения, системы управления и распределения или модуля дистанционного управления посредством автономного необитаемого подводного аппарата или посредством роботизированного комплекса.
Дополнительно, возможность беспрепятственной очистки заявленного конфигурируемого манифольда посредством систем безразборной очистки обеспечивается за счет того, что продольный канал расположен вдоль продольной оси блока манифольда, что позволяет производить безразборную очистку основной линии с использованием устройств, к которым не предъявляется особых требований по радиальному прохождению зон очистки.
Более подробно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что конфигурируемый манифольд содержит:
блок манифольда, в котором выполнены
продольный канал, расположенный вдоль продольной оси блока манифольда, первый поперечный канал и второй поперечный канал,
причем выходные отверстия первого поперечного канала и второго поперечного канала на боковой стороне блока манифольда расположены со смещением относительно выходных отверстий первого поперечного канала и второго поперечного канала на противоположной боковой стороне блока манифольда, при этом значение величины упомянутого смещения преимущественно равно значению величины радиуса упомянутых выходных отверстий;
при этом на концах указанного продольного канала, первого поперечного канала и второго поперечного канала расположены основные элементы независимой системы крепления подсоединяемых к упомянутым каналам трубопроводов, выполненные с возможностью соединения с ответными элементами независимой системы крепления подсоединяемых к упомянутым каналам трубопроводов;
шаровой кран, размещенный внутри указанного продольного канала;
первый шаровой кран и второй шаровой кран, размещенные внутри указанного первого поперечного канала;
первый шаровой кран и второй шаровой кран, размещенные внутри указанного второго поперечного канала;
причем блок манифольда на своей верхней стороне содержит площадки, выполненные с возможностью подключения приводов управления упомянутых шаровых кранов;
модуль инжектирования химических реагентов и промывки, выполненный с возможностью подключения к блоку манифольда;
при этом блок манифольда дополнительно содержит первую площадку и вторую площадку, выполненные с возможностью установки дополнительных модулей.
Дополнительно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что шаровые краны, размещенные внутри продольного канала, первого поперечного канала и второго поперечного канала представляют собой шаровые краны с вертикальным доступом, интегрированные в блок манифольда и содержащие шар, шток и поджимное уплотнение.
Указанная интеграция упомянутых шаровых кранов в блок манифольда дополнительно упрощает конструкцию всего заявленного конфигурируемого манифольда за счет того, что корпусом упомянутых шаровых кранов является сам блок манифольда.
Кроме того, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что блок манифольда дополнительно содержит приемный элемент крепления на донном основании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг. 1 и фиг. 2 изображен конфигурируемый манифольд в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 3 на виде сверху изображен конфигурируемый манифольд в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 4 изображен встроенный в блок манифольда шаровой кран с вертикальным доступом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описан конфигурируемый манифольд в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 1 и фиг. 2 схематично представлен конфигурируемый манифольд, содержащий блок (1) манифольда.
В указанный блок (1) манифольда интегрирован кран (2) шаровой, размещенный внутри продольного канала, выполненного в блоке (1) манифольда вдоль его продольной оси.
Посредством упомянутого крана (2) шарового перекрывают поток по продольному каналу.
Привод управления крана (2) шарового подключают к блоку (1) манифольда через площадку (3), расположенную на верхней стороне блока (1) манифольда.
Также, в указанный блок (1) манифольда интегрирован первый кран (4) шаровой первого поперечного канала и второй кран (5) шаровой первого поперечного канала.
Указанные первый кран (4) шаровой первого поперечного канала и второй кран (5) шаровой первого поперечного канала размещены внутри первого поперечного канала, выполненного внутри блока (1) манифольда.
Посредством указанных первого крана (4) шарового первого поперечного канала и второго крана (5) шарового первого поперечного канала перекрывают поток по первому поперечному каналу.
Приводы управления первого крана (4) шарового первого поперечного канала и второго крана (5) шарового первого поперечного канала подключают к блоку (1) манифольда через площадки (6) и (7), расположенные на его верхней стороне.
Дополнительно, в блок (1) манифольда интегрирован первый кран (8) шаровой второго поперечного канала и второй кран (9) шаровой второго поперечного канала.
Указанные первый кран (8) шаровой второго поперечного канала и второй кран (9) шаровой второго поперечного канала размещены внутри второго поперечного канала, выполненного внутри блока (1) манифольда.
Посредством указанных первого крана (8) шарового второго поперечного канала и второго крана (9) шарового второго поперечного канала перекрывают поток по второму поперечному каналу.
Приводы управления первого крана (8) шарового второго поперечного канала и второго крана (9) шарового второго поперечного канала подключают к блоку (1) манифольда через площадки (10) и (11), размещенные на его верхней стороне.
Как показано на фиг. 3, выходные отверстия первого поперечного канала и второго поперечного канала на боковой стороне блока (1) манифольда расположены со смещением относительно выходных отверстий первого поперечного канала и второго поперечного канала на противоположной боковой стороне блока (1) манифольда.
Значение величины упомянутого смещения преимущественно равно значению величины радиуса упомянутых выходных отверстий.
На концах упомянутых продольного канала, первого поперечного канала и второго поперечного канала расположены основные элементы (12) независимой системы крепления подсоединяемых к упомянутым каналам трубопроводов.
Указанные основные элементы (12) соединяют с ответными элементами (13) независимой системы крепления подсоединяемых к упомянутым каналам трубопроводов.
К блоку (1) манифольда подключен модуль (14) инжектирования химических реагентов и промывки.
Также, блок (1) манифольда дополнительно содержит первую площадку (15) и вторую площадку (16), через которые к блоку (1) манифольда подсоединяют дополнительные модули.
На первую площадку (15) блока манифольда устанавливают модуль управления или модуль распределения.
На вторую площадку (16) блока манифольда устанавливают систему управления и распределения или модуль дистанционного управления посредством автономного необитаемого подводного аппарата или посредством роботизированного комплекса.
Дополнительно, блок (1) манифольда содержит приемный элемент (17) крепления конфигурируемого манифольда на донном основании, посредством которого конфигурируемый манифольд крепят на донном основании.
Кран (2) шаровой продольного канала, первый кран (4) шаровой первого поперечного канала и второй кран (5) шаровой первого поперечного канала, а также первый кран (8) шаровой второго поперечного канала и второй кран (9) шаровой второго поперечного канала представляют собой шаровые краны с вертикальным доступом, интегрированные в блок (1) манифольда.
Как показано на фиг. 4, каждый из упомянутых кранов содержит шар (18), шток (19) и поджимное уплотнение (20).
Использование поджимного уплотнения (20) подразумевает использование двунаправленного вторичного уплотнения с поджимными элементами.
Кроме того, блок (1) манифольда содержит приемный элемент (21), посредством которого к конфигурируемому манифольду подключают контрольно-измерительные приборы.
Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.