一种非粘结柔性管环空检测和排气监测装置

1.本发明涉及一种用于测量非粘结柔性管环空空间状态及监测环空排放气体组分的装置，特别是用于评估非粘结柔性管环空剩余体积及非粘结柔性管完整性的装置。


背景技术：

2.随着海洋石油的不断发展及技术革新，近年来海洋非粘结柔性管在国内应用逐渐增加且广受各油田青睐。但随着非粘结柔性管役年限逐渐增加，运输介质难免通过内压密封层渗透到环空，尤其是渗透对环空各层产生腐蚀的气体，加之非粘结柔性管环空可能出现冷凝水，这些都将影响非粘结柔性管使用性能及寿命。为保证非粘结柔性管的可靠性和完整性，不得不对非粘结柔性管进行检测，尤其是对非粘结柔性管环空空间状态及环空气体组分检测，以确定环空所处环境。但海洋非粘结柔性管是由不同结构的金属层和聚合物层共同组合而成，且各层互不粘接，形成了复杂的非粘结柔性管环空空间，目前国内没有一套完整的非粘结柔性管环空检测方法，现有的技术仅限于利用rov对非粘结柔性管外包覆层进行检测。
3.因此，为弥补国内海洋非粘结柔性管环空检测技术的空缺，提出了一种利用向环空注入氮气的方法来检测环空空间状态，以及环空排气监测的装置，为非粘结柔性管完整性评估及剩余寿命分析提供依据。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：为克服非粘结柔性管环空结构复杂，难以对环空空间状态进行检测的问题，特提出一种非粘结柔性管环空检测及排气监测装置，快速便捷的评估非粘结柔性管环空剩余体积及非粘结柔性管完整性。
5.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种非粘结柔性管环空检测和排气监测装置，主要由非粘结柔性管、真空集气单元、注氮单元、气体组分检测单元、数据处理单元、执行单元、防爆单元、数据储存单元、非粘结柔性管环空排气孔、温度计、压力表、流量计、集气瓶、排气口、集气瓶组成，其特征在于：所述非粘结柔性管上安装有与非粘结柔性管环空联通的非粘结柔性管环空排气孔，所述非粘结柔性管环空排气孔向后依次连接温度计、压力表、截止阀、电磁阀及四通；所述四通其中一个端口依次连接截止阀和真空集气单元，另一端口依次连接截止阀和注氮单元，最后一个端口依次连接止回阀、流量计和三通；所述三通其中一出口与两位三通电磁阀连接，另一出口依次连接节流阀、减压阀、气体组分检测单元及两位三通电磁阀；所述两位三通电磁阀出口a与三通其中一个入口连接，出口b依次连接截止阀和集气瓶；所述两位三通电磁阀出口c与三通另一个入口连接，出口d依次连接截止阀和集气瓶；所述三通出口与排气口连接；所述数据处理单元信号输入端与气体组分检测单元及防爆单元电连接；所述数据处理单元信号输出端与执行单元及数据储存单元电连接。
6.所述真空集气单元用于采集非粘结柔性管环空中的气体。
7.所述注氮单元包括氮气瓶、截止阀、调压阀、流量计及安全阀；所述安全阀出口与截止阀入口连接；所述安全阀入口向后依次连接流量计、调压阀和截止阀；所述截止阀入口与氮气瓶出口连接；所述氮气瓶上安装有压力表。
8.所述气体组分检测单元至少包括氧气测量仪、硫化氢测量仪和二氧化碳测量仪；所述防爆单元用于检测人员作业区域是否含硫化氢等有毒气体；所述数据处理单元用于对气体组分检测单元及防爆单元所输入的数据进行分析判断，并将分析结果输入数据储存单元，同时向执行单元发送信号；所述执行单元接收到信号后对电磁阀、两位三通电磁阀及两位三通电磁阀发送指令，控制电磁阀状态。
9.所述真空集气单元及注氮单元可仅在对非粘结柔性管环空进行检测时与管束连接使用。
10.本发明具有的有益效果是：(1)该测试装置仅在平台上完成作业，无需下水，节约作业成本；(2)注氮单元可方便快捷的评估非粘结柔性管环空剩余环空体积及非粘结柔性管密封性；(3)非粘结柔性管环空在排放气体时，能实时监测排放气体组分，并能有效防止有害气体向大气中排放，保护人身及环境安全；(4)防爆单元能监测作业过程中是否存在硫化氢等有毒气体泄漏，若存在泄漏，该装置能自动关闭阀门，保护作业人员安全。
附图说明
11.图1是本发明一种非粘结柔性管环空检测和排气监测装置结构示意图；
12.图2是本发明一种非粘结柔性管环空检测和排气监测装置的注氮单元结构示意图；
13.图3是非粘结柔性管结构示意图；
14.图中：1.非粘结柔性管；2.真空集气单元；3.注氮单元；4.气体组分检测单元；5.数据处理单元；6.执行单元；7.防爆单元；8.数据储存单元；9.非粘结柔性管环空排气孔；10.温度计；11.压力表；12.截止阀；13.电磁阀；14.四通；15.截止阀；16.截止阀；17.止回阀；18.流量计；19.三通；20.节流阀；21.减压阀；22.两位三通电磁阀；23.两位三通电磁阀；24.截止阀；25.集气瓶；26.三通；27.排气口；28.截止阀；29.集气瓶；30.氮气瓶；31.压力表；32.氮气瓶出口；33.截止阀；34.调压阀；35.流量计；36.安全阀；37.骨架层；38.内压密封层；39.抗压铠装层；40.耐磨层；41.内抗拉铠装层；42.耐磨层；43.外抗拉铠装层；44.外包覆层。
15.具体实施办法
16.如图1-图3所示，一种非粘结柔性管环空检测和排气监测装置，主要由非粘结柔性管1、真空集气单元2、注氮单元3、气体组分检测单元4、数据处理单元5、执行单元6、防爆单元7、数据储存单元8、非粘结柔性管环空排气孔9、温度计10、压力表11、流量计18、集气瓶25、排气口27、集气瓶29组成，其特征在于：所述非粘结柔性管1上安装有与非粘结柔性管1环空联通的非粘结柔性管环空排气孔9，所述非粘结柔性管环空排气孔9向后依次连接温度计10、压力表11、截止阀12、电磁阀13及四通14；所述四通14其中一个端口依次连接截止阀16和真空集气单元2，另一端口依次连接截止阀15和注氮单元3，最后一个端口依次连接止回阀17、流量计18和三通19；所述三通19其中一出口与两位三通电磁阀22连接，另一出口依次连接节流阀20、减压阀21、气体组分检测单元4及两位三通电磁阀23；所述两位三通电磁
阀22出口a与三通26其中一个入口连接，出口b依次连接截止阀28和集气瓶29；所述两位三通电磁阀23出口c与三通26另一个入口连接，出口d依次连接截止阀24和集气瓶25；所述三通26出口与排气口27连接；所述数据处理单元5信号输入端与气体组分检测单元4及防爆单元7电连接；所述数据处理单元5信号输出端与执行单元6及数据储存单元8电连接。
17.所述注氮单元3包括氮气瓶30、截止阀33、调压阀34、流量计35及安全阀36；所述安全阀出口36与截止阀15入口连接；所述安全阀36入口向后依次连接流量计35、调压阀34和截止阀33；所述截止阀33入口与氮气瓶出口32连接；所述氮气瓶30上安装有压力表31。
18.典型的非粘结柔性管包括骨架层37、内压密封层38、抗压铠装层39、耐磨层40、内抗拉铠装层41、耐磨层42、外抗拉铠装层43、外包覆44；内压密封层38和外包覆44之间形成了非粘结柔性管环空。
19.当非粘结柔性管1环空气体必须排放时，通过非粘结柔性管环空排气孔9向外排放，打开截止阀12、电磁阀13、止回阀17，关闭截止阀15和截止阀16，环空气体流经四通14和三通19后分成两路，通过节流阀20和减压阀21的少量气体流入气体组分检测单元4，气体组分检测单元4至少包括氧气测量仪、硫化氢测量仪和二氧化碳测量仪对流入气体进行检测，将检测结果输入数据处理单元5，数据处理单元5在将信息输入执行单元6和储层单元8。若检测气体达到排放标准，则执行单元6将电磁阀22出口a和电磁阀23出口c打开，关闭电磁阀22出口b和电磁阀23出口d，此时气体通过三通26一起从排气口27排放；若检测气体未达到排放标准，则执行单元6发送指令将电磁阀22出口b和电磁阀23出口d打开，关闭电磁阀22出口a和电磁阀23出口c，流经电磁阀22出口b的气体通过截止阀28流入集气瓶29，流经电磁阀23出口d的气体通过截止阀24流入集气瓶25，防止有害气体向大气中排放，危及人员健康及周围环境。
20.非粘结柔性管需要定期检测时，首先关闭止回阀17，连接真空集气单元2，打开截止阀12、电磁阀13及截止阀16，此时真空集气单元2将采集一定体积的环空气体，带回实验室进行详细的气体组分分析。气体收集完成后，关闭截止阀16，取出真空集气单元2，连接注氮单元3。打开截止阀15、截止阀33、调压阀34及安全阀36，设定调压阀34压力值，将一定压力的氮气注入非粘结柔性管环空，直到环空压力达到设定压力为止。所述流量计35可显示注入氮气体积，从而计算出环空剩余体积。所述安全阀36是为了限定非粘结柔性管1环空最大压力，防止非粘结柔性管1发生爆破失效。若发现非粘结柔性管环空注入氮气后压力无法达到设定压力值，则证明环空密封性可能已失效。
21.所述防爆单元7用于检测人员作业区域是否含硫化氢等有毒气体，若检测信息输入数据处理单元5后发现硫化氢等有害气体浓度超过人体吸入标准，则发出警报，并将信号输入执行单元6，执行单元6立即关闭电磁阀13，避免气体继续泄露，防止有害气体危及人员健康及周围环境。