CN103485763A - 监测水下装置的环境条件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水下装置，包括：位于水域中的水下控制设备(5)；位于水域的床层(B)上的多个地震传感器(6)，用于监测设备经受的条件；以及用于接收和处理来自传感器的数据的部件(4)。

Description

监测水下装置的环境条件
技术领域
本发明涉及监测水下（例如海底）设施的环境条件。
背景技术
超出设计极限的冲击和振动（shock and vibration）的影响能引起对设备的损害或破坏。此类损害能在异常工作条件期间发生。因此有必要采取足够的安全措施以确保设备受到充分保护以免受异常冲击和振动的影响。
在油气井生产控制系统中，许多设备在海底安装在海床上，而有必要保护此类系统免受由极端条件（比如，起因于由地震、海啸或核爆炸引起的极端条件）引起的冲击和振动的影响。必须在此类系统中建立高级别的保护使得在发生事故的情况下，在产生任何较大损害之前关闭井。
由于在井开采树(well tree)处来自流体抽取过程的相当大的振动倾向于屏蔽海床所传送的振动和冲击，已经证明利用已配备有海底电子设备模块(SEM)的振动传感器来感测经由海床所传送的冲击和振动条件不能令人满意。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种水下装置，包括：位于水域中的水下控制设备；位于水域的床层（B）上的多个地震传感器，用于监测设备经受的条件；以及用于接收和处理来自传感器的数据的部件(means)。
典型地，所述设备位于所述床层上。
装置能是井设施，设备包括设施的控制设备。在该情形中，所述设备典型地包括井设施的开采树，在该情形中，用于接收和处理数据的所述部件能包括开采树的控制模块的电子设备模块。
在所述装置包括井设施的情况下，用于接收和处理数据的所述部件能布置成响应于所述设备经受的给定条件来使井关闭。
根据本发明的另一个方面，提供一种监测包括位于水域中的水下控制设备的水下装置的环境条件的方法，包括提供位于水域的床层上的多个地震传感器以监测设备经受的条件以及接收和处理来自传感器的数据。
本发明的一实施例涉及在邻近海底设备（例如开采树）的海床上的策略性位置（strategic position）部署和安装地震传感器来收集海底设备在异常条件的情况下将经受的冲击和振动数据。于是能收集该数据并且将其传送到海底电子设备模块(SEM)并且在其中处理该数据。如果超出预定参数，则在SEM中能作出决定来关闭井而不需要向上面传送数据并且等待关闭决定。该方法将减少系统关闭时间。在适当的情况下，能围绕油田或气田远程部署传感器以采集井田地震数据并且保护与井田关联的所有海底设备。
按照本公开的第一实施例，提供一种水下装置，包括：位于水域中的水下控制设备；位于所述水域的床层上的多个地震传感器，用于监测所述设备经受的条件；以及用于接收和处理来自所述传感器的数据的部件。
按照第一实施例的装置，其中，所述设备位于所述床层上。
按照第一实施例的装置，其中，所述装置是井设施，所述设备包括所述设施的控制设备。
按照第一实施例的装置，其中，所述设备包括所述井设施的开采树。
按照第一实施例的装置，其中，用于接收和处理数据的所述部件包括所述开采树的控制模块的电子设备模块。
按照第一实施例的装置，其中，用于接收和处理数据的所述部件布置成响应于所述设备经受的给定条件来使所述井关闭。
按照第一实施例的装置，其中，所述井设施是烃类生产井设施。
按照本公开的第二实施例，提供一种监测包括位于水域中的水下控制设备的水下装置的环境条件的方法，包括提供位于所述水域的床层上的多个地震传感器以监测所述设备经受的条件以及接收和处理来自所述传感器的数据。
按照第二实施例的方法，其中，所述设备位于所述床层上。
按照第二实施例的方法，其中，所述装置是井设施，所述设备包括所述设施的控制设备。
按照第二实施例的方法，其中，所述设备包括所述井设施的开采树。
按照第二实施例的方法，其中，所述数据由所述开采树的控制模块的电子设备模块来接收和处理。
按照第二实施例的方法，其中，响应于指示所述设备经受的给定条件的所接收的和所处理的数据来关闭所述井。
按照第二实施例的方法，其中，所述井设施是烃类生产井设施。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的装置的示意图；以及
图2示意性地示出了装置的开采树的周围的地震传感器。
具体实施方式
参考图1，在海底烃类生产井设施中构成典型生产控制系统的主要组件包括：
主控制站(MCS)1，其提供与海底设备的操作人员接口并且显示设备的各项的当前状态、海底阀以及传感器信息，使操作人员能控制系统；
脐带线缆(umbilical cable)2，其将MCS 1连接到安装在海床上的海底设备并且包括有通信链路，通信链路将控制信号携带到设备并且将状态信息传递给MCS 1;
海底控制模块(SCM)3，其接收来自MCS 1的命令并且控制所有海底过程，提供液压动力来驱动阀并且将状态数据传送给MCS 1；
海底电子设备模块(SEM)4，容纳在SCM 3内并且其是容纳一组印刷电路板的、基于微处理器的电子设备单元，其功能包括：与MCS 1通信（接收来自MCS 1的控制信息以及将传感器数据传送给MCS 1）；与水面下的传感器接口连接；以及控制阀和液压装置；以及
安装在海床上的开采树5，SCM 3装配到其上，容纳SEM 4，并且提供所需要用来控制来自井的流体的流动的水面下的电气和液压设备。
根据本发明的一实施例，安装了一组地震传感器6，传感器6处于要保护的设备（比如开采树）外部并且如图2所示的有策略地设置在海底设备周围以收集关于通过海床正向海底设备传送的冲击和振动级别的数据。
如图1所示，地震传感器6将冲击和振动数据传送给SEM 4，SEM 4是基于微处理器的单元并且包括典型地通过SEM的处理器的软件控制的决策过程7。因此，如果过程7检测到超出了存储在处理器内的冲击和/或振动的预定级别，则SEM 4输出SCM 3内的液压换向阀(DCV)8的控制，其操作生产流体流动控制阀9以关闭井而不求助于MCS 1，为了简化仅示出了一个DCV 8和一个阀9。这样，在超出冲击和/或振动极限的情况下能显著减少系统关闭时间，因为感测、决策和关闭过程在本地闭环中。经由水面MCS 1的井关闭的操作如由“或”功能10所示地保留备选选择方案。
使用本发明的优点
本发明通过由于与水面控制独立而具有的快速关闭能力，使得能减少或防止对系统和设备的较大损害，并且使得一旦冲击和/或振动级别已经返回到正常，就能快速返回到工作状态。
本发明在其它海底应用（比如海底钻井控制系统以及生产系统）中也将是有用的。
减少的由冲击和/或振动引起的损害导致减少的维护和修理成本以及还有更小的由关闭引起的收益损失。
免受较大灾难和异常工作条件的改进的保护减少了烃类燃料的损失的风险、环境污染以及其固有拆迁成本。
本发明能提供对于预防性维护系统有价值的信息。

Claims (10)

1. 一种水下装置，包括：位于水域中的水下控制设备；位于所述水域的床层上的多个地震传感器，用于监测所述设备经受的条件；以及用于接收和处理来自所述传感器的数据的部件。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述设备位于所述床层上。
3. 如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置是井设施，所述设备包括所述设施的控制设备。
4. 如权利要求3所述的装置，其中，所述设备包括所述井设施的开采树。
5. 如权利要求4所述的装置，其中，用于接收和处理数据的所述部件包括所述开采树的控制模块的电子设备模块。
6. 如权利要求3-5中任一项所述的装置，其中，用于接收和处理数据的所述部件布置成响应于所述设备经受的给定条件来使所述井关闭。
7. 如权利要求3-6中任一项所述的装置，其中，所述井设施是烃类生产井设施。
8. 一种监测包括位于水域中的水下控制设备的水下装置的环境条件的方法，包括提供位于所述水域的床层上的多个地震传感器以监测所述设备经受的条件以及接收和处理来自所述传感器的数据。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述设备位于所述床层上。
10. 如权利要求8或9所述的方法，其中，所述装置是井设施，所述设备包括所述设施的控制设备。
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