。
2 常用標準
海底管道閥門是應用于海底管道上所有閥門的統(tǒng)稱，其主要集中應用在海洋油氣工程的水下管匯、海底管道終端及油氣輸送管道上
。海底管道閥門以球閥、平板閘閥和止回閥為主
。
海底管道閥門采用的標準主要有API6DSS、API6A
、API17D和ISO13628－1
。
3 操作方式
海底管道閥門的操作方式主要有液壓控制、遙控操作（ROV－RemoteOperatedVehicle）和潛水員操作等。
3.1 液壓控制
海底管道閥門與液壓源、液壓控制單元和臍帶纜集成為一個系統(tǒng)，由帶液壓源的控制單元給海底管道閥門供壓開啟和關閉閥門
。此種操作方式的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)自動開啟和關閉閥門，可以在海洋石油平臺上實時監(jiān)控海底管道閥門的狀態(tài)
，在液壓控制系統(tǒng)失效時可以使用ROV操作閥門
。但是
，液壓控制復雜
，潛在的泄漏點較多，投資費用較高
。
3.2 ROV
海底管道閥門上設置有ROV接口 ，分為頂裝和側裝兩種類型
，通過ROV搭載扭矩工具操作閥門開啟和關閉。此種操作方式的優(yōu)點是閥門結構相對液壓控制較簡單
，費用相對較低
，可節(jié)省項目工程建設階段的費用。但是ROV操作在海上石油平臺發(fā)生緊急情況需要關閉海底管道閥門時
，不能實現(xiàn)應急關斷
，海上石油平臺不能對海底管道閥門的狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)測
。
3.3 潛水員操作
在水深較淺時，海底管道閥門上通常配置有手輪，潛水員可采用空氣潛水的方式對其進行操作
。此外，對于有ROV接口的海底管道閥門
，在條件允許的情況下
，也可以由潛水員使用專用的操作工具，采用飽和潛水的方式對海底管道閥門進行操作
。
4 選型設計
4.1 主要技術指標
球閥選型設計時主要考慮設計使用壽命、設計溫度
、設計壓力
、球閥形式、設計標準
、閥門尺寸
、壓力等級
、閥體材質(zhì)
、球體材質(zhì)、ROV接口等級
、ROV接口方式
、ROV接口標準和閥門制造等級等。此外
，還應注意閥門底座形式
、ROV把手及其形式
、ROV中心線到閥門中心線的距離、ROV接口處的防海生物保護裝置
、第三方檢驗范圍和內(nèi)容
、閥門及執(zhí)行機構高壓水艙試驗（影響費用和交貨時間）等。采購方在與供貨商進行技術澄清時
，要明確技術細節(jié)
，以防出現(xiàn)不必要的合同變更。
4.2 端面連接
球閥的端面連接形式有法蘭連接和對焊連接兩種（圖1） 。
（a）法蘭連接 （b）對焊連接
圖1 不同端面連接的海底管道球閥
球閥采用對焊連接時，可以減少法蘭連接時閥門潛在的泄漏源 ，提高了管道系統(tǒng)的可靠性
。閥門除更換和維修不便之外，在操作
、自重和價格等方面影響均不大
。水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的設計首先要考慮閥門使用的可靠性
，兼顧可維修性
。綜合考慮，球閥宜采用焊接形式
。
4.3 密封形式
球閥在深水條件下除了承受介質(zhì)內(nèi)壓外 ，還承受著靜水壓力
，為了防止介質(zhì)外漏或海水進入閥體
，閥體與環(huán)境之間一般設置兩道密封，其中金屬密封作為主密封
。閥座處的密封面有單活塞效應（SPE－SingPistonEffect）和雙活塞效應（DPE－DoublePistonEffect）兩種形式
。SPE的原理是閥腔和上游密封面有一個密封面積差。當閥腔壓力增大到一定值時
，閥腔與上游的壓差大于彈簧的初始壓力，從而將閥座推離球體
，實現(xiàn)閥腔壓力向上游泄放
。DPE的原理是閥座下游和上游之間存在密封面積差。當閥腔內(nèi)壓力升高時
，在壓差和彈簧初始密封壓力的作用下
，閥座推向球體
，實現(xiàn)閥門雙向密封
。球閥一般要求采用SPE+DPE的密封形式，通常將閥門上游密封面選為SPE，從而實現(xiàn)閥腔超壓時自動向上游泄放的功能
。
4.4 袖管
袖管是焊接在閥門兩端的短節(jié)，用來與海底管道終端或水下管匯上的管線進行焊接。為了防止袖管焊接時對閥門本體的密封造成損傷，一般要求閥門在出廠前完成袖管的焊接工作。同時為了便于后續(xù)與管線進行焊接，要求袖管采用與管線相同的材質(zhì)。袖管的長度須保證其與管道焊接時產(chǎn)生的熱量不對閥門的密封性能造成影響。袖管可以由閥門采購方提供材質(zhì)編號和要求，由閥門制造廠購買 ，也可以由閥門采購方提供給閥門制造廠。袖管與閥門焊接完成后
，需要對焊縫進行水壓試驗
，并且需要第三方現(xiàn)場見證。
5 陸地功能測試
球閥在出廠前必須完成包括外觀檢測 、壓力測試
、操作功能測試等的工廠驗收試驗（FAT－FactoryAcceptanceTest）。FAT時通常需要采購方代表和第三方代表現(xiàn)場見證
，發(fā)貨前需要閥門制造廠提供第三方簽字的FAT報告。
球閥需要與管線進行焊接，整個海底生產(chǎn)系統(tǒng)結構物建造完畢后，需要進行水壓和電連續(xù)性等試驗。在海底管道球閥下水安裝前，還應該對其功能進行測試。主要是測試其打開和關閉操作的性能，包括旋轉(zhuǎn)方向、扭矩大小和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)等。
6 球閥的海底操作
球閥A與海洋平臺A的管線連接，球閥B與海洋平臺B的管線連接，物流經(jīng)海底管道三通匯合后一起輸送至FPSO進行處理（圖2）。
圖2 海底管道基盤布置
下水前兩臺球閥都處于開啟狀態(tài)，海底管道基盤安裝完畢后，由于整個海管系統(tǒng)需要進行通球和水壓試驗，因此兩臺閥門保持開啟狀態(tài)。試驗完畢后，A平臺先行投入生產(chǎn)，因此A閥仍然處于開啟狀態(tài)。此時B平臺未投產(chǎn)，需要先將B閥關閉。等B平臺投產(chǎn)時，再將B閥打開。因此需要對B閥進行關閉和開啟操作。
海底管道基盤由潛水員采用飽和潛水的方式安裝，海管系統(tǒng)試壓完畢后，由潛水員采用特殊工具（圖3）將海底管道閥門B關閉。
圖3 潛水員使用的海底管道球閥操作工具
B平臺投產(chǎn)時，需要將處于關閉狀態(tài)的球閥B開啟。此時，由于飽和潛水支持船已經(jīng)復原，故采用ROV搭載扭矩工具來開啟，ROV應為工作型，操作工具與陸地測試時使用的相同。球閥關閉時，ROV接口處指針指向字母S
。球閥開啟時
，ROV接口處指針指向字母O（圖4）
。
（a）閥門處于關閉狀態(tài) （b）閥門處于開啟狀態(tài)
圖4 海底管道球閥關閉和開啟狀態(tài)
7 結語
深海油氣開采是未來資源開發(fā)的發(fā)展趨勢，海底管道閥門是海底管道管匯等設備的關鍵部件
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