CN104483064A - 软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法 - Google Patents

Abstract

一种软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，采用以下步骤：一：在系泊刚架与系泊腿的连接点处布置数个加速度传感器，在系泊腿上布置数个倾角仪；二：观察加速度传感器和倾角仪的数据变化，选取海况平静的天气窗口和时间窗口，并获取该时间段内的加速度和倾角数据；三：对获取的该时间段内的数据进行统计分析，验证是否满足标定准则的要求，如果满足标定准则要求则进入下一步，如果不满足，则重重复一和二；四：利用第二步得到的海况平静的时间窗内的数据，对应力检测装置进行零点标定。本发明不需要进行生产设施的解脱和回接，就能够准确地确定应力监测装置受力的零点位置，解决了应力监测装置的在位安装问题；保证应力监测装置的有效性。

Description

软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法

技术领域

本发明涉及浮式储油轮，尤其涉及一种软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，属于海洋石油工程领域。

背景技术

海上浮式生产储油系统(FPSO)是集油气处理、储油、卸油、生活、发电等为一体的海上油气开采装置，被广泛的应用于海上油气田开发中。

海上浮式生产储油系统的作业水深可由10-2000米不等，适应海况能力可达50—100年一遇的环境条件或更高，在水深较浅的渤海地区及海况恶劣的中国南海均可采用。

在海上油气田开发中，海上浮式生产储油系统需借助系泊设施定位于固定海域，才能进行长期的海上油气开采作业。海上浮式生产储油系统不同于常规运输船舶的抛锚定位，它需要抵抗一定条件的环境力。由于海上系泊长达十几至二十年的时间，其不仅需要与其他海上平台之间能够保持井流，电力和通信的传输；而且，还需要保证在一定海况下的连续安全生产，在海况条件不满足安全生产要求时，能够停止生产作业甚至临时解脱。

近些年来，由于极端海况条件频繁出现，给海上浮式生产储油系统的安全生产带来极大地威胁，一旦发生事故，轻则造成生产设施损坏，重则造成泄漏油事故，进而造成环境灾难。因此，很有必要在海上浮式生产储油设施的系泊系统上安装应力监测装置。应力监测装置主要是由光纤光栅应力传感器，通讯光纤和解调仪连接组成。应力监测装置安装时，需要对传感器的零点进行标定，理论上标定过程应该在系泊系统陆上完工后进行，此时，可以计入安装时的预张力以及结构自重的影响，也就是说，其在标定时，整个单点与船体系统需要处于近似的静止状态。但是，对于一些已经投产的浮式生产储油系统，由于整个系统在海上受到的风浪流等环境作用是持续的过程，其已经处于环境力的作用中，理想的绝对静止状态是不可能实现的，因此，难以确定受力的零点，而如果为安装应力监测装置而进行生产设施的解脱和回接，不仅会给生产储油造成巨大的经济损失，而且，还存在潜在风险因此需要开发一套方案对应力监测装置进行在位标定。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，其不需要进行生产设施的解脱和回接，就能够准确地确定应力监测装置受力的零点位置，解决了应力监测装置的在位安装问题；不仅能够对处于运动状态的系统进行标定，保证应力监测装置的有效性；而且，大大提高了海上浮式生产储油系统的安全性。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，其特征在于：采用以下步骤：

第一步：在系泊刚架与系泊腿的连接点处布置数个加速度传感器，在系泊腿上布置数个倾角仪；

第二步：观察加速度传感器和倾角仪的数据变化，选取海况平静的天气窗口和时间窗口，并获取该时间段内的加速度和倾角数据；

第三步：对获取的该时间段内的数据进行统计分析，以验证是否满足标定准则的要求，如果满足标定准则要求则进入下一步，如果不满足，则重重复第一步和第二步；

第四步：利用第二步得到的海况平静的时间窗内的数据，对应力检测装置进行零点标定。

所述第二步中，加速度和倾角数据的获取，应尽量在压载舱压载或满载的情况下进行。

标定参数及标定准则如下：

一.系泊刚架与系泊腿连接点处的加速度，应尽量接近于零；且加速度接受的范围按照如下原则确定：由该加速度引起的惯性力，不应超过系泊腿上静平衡状态拉力的1％；

二.系泊腿和铅垂线方向的夹角统计值需要满足：平均值≤0.01°；标准差≤0.05°；

三.统计时间的区间应该足够大，以保证足够多的数据样本，样本的数据个数应大于100。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不需要进行生产设施的解脱和回接，就能够准确地确定应力监测装置受力的零点位置，解决了应力监测装置的在位安装问题；不仅能够对处于运动状态的系统进行标定，保证应力监测装置的有效性；而且，大大提高了海上浮式生产储油系统的安全性。

附图说明

图1为本发明软钢臂式系泊系统应力监测装置布置位置示意图。图中主要标号说明：

1.系泊刚架、2.系泊腿、3.万向节、4.系泊臂、5.单点。

具体实施方式

如图1所示，系泊刚架1刚性固定在浮式生产储油系统的艏部，并与系泊腿2的一端相连，系泊腿2的另一端通过万向节3连接在在系泊臂4上；其中，系泊腿2在系泊臂4的带动下，随着万向节3的作横向摆动。

软钢臂式系泊系统应力监测装置在标定时，整个单点5与船体系统需要处于近似的静止状态，由于整个系统在海上受到的风浪流等环境作用是持续的过程，理想的绝对静止状态是不可能实现的，因此，需要制定相应的判断标准，以确定可以接受的误差极限，尽可能的去除环境动态因素带来的影响。动态因素主要包括：船体运动的加速度、系泊腿的加速度、系泊臂的加速度。其中，船体质量最大，其运动加速度产生的惯性力也是最大的，是动态因素中最主要的一个。除需要将加速度限定到一定范围外，还需要考虑结构的运动位移。如系泊腿2与铅垂线之间的夹角的运动幅度也需要进行限制。其次，因为整个系统处于持续的运动中，所以，所有参数都是一个持续的变化过程，其时历为随机过程。若在这个过程中，找到某个时刻，使待考察的所有参数均处于给定的区间内，几乎是不可能的，更可行的做法是，选取一个时间段，对每个参数在该时间段内的监测结果进行统计分析，确保其统计值(均值和标准差)满足给定的要求。

由以上说明，本发明选定标定参数及标定准则如下：

1.加速度

系泊刚架1与系泊腿2连接点处的加速度，应尽量接近于零，其可接受的范围按照如下原则确定：由该加速度引起的惯性力，不应超过系泊腿上静平衡状态拉力的1％。

2.倾角

系泊腿2和铅垂线方向的夹角统计值需要满足：

平均值≤0.01°；

标准差≤0.05°；

3.统计时长

统计时间的区间应该尽可能取得大一些，以保证足够多的数据样本，样本的数据个数应大于100，例如，采样频率为1Hz，则时长至少为100秒。

本发明的具体操作步骤如下：

第一步：在系泊刚架1与系泊腿2的连接点处布置数个加速度传感器，在系泊腿2上布置数个倾角仪；

第二步：观察加速度传感器和倾角仪的数据变化，选取海况平静的天气窗口和时间窗口，并获取该时间段内的加速度和倾角数据；

第三步：对获取的该时间段内的数据进行统计分析，以验证是否满足标定准则的要求，如果满足标定准则要求则进入下一步，如果不满足，则重重复第一步和第二步；

第四步：利用第二步得到的海况平静的时间窗内的数据，对应力检测装置进行零点标定。

如有必要，应对标定工作进行长期的跟踪和记录。

上述标定工作应尽量在压载舱压载或满载的情况下进行。

上述传感器、倾角仪为现有技术，未作说明的技术为现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，其特征在于：采用以下步骤：

第一步：在系泊刚架与系泊腿的连接点处布置数个加速度传感器，在系泊腿上布置数个倾角仪；

第二步：观察加速度传感器和倾角仪的数据变化，选取海况平静的天气窗口和时间窗口，并获取该时间段内的加速度和倾角数据；

第三步：对获取的该时间段内的数据进行统计分析，以验证是否满足标定准则的要求，如果满足标定准则要求则进入下一步，如果不满足，则重重复第一步和第二步；

第四步：利用第二步得到的海况平静的时间窗内的数据，对应力检测装置进行零点标定。

2.根据权利要求1所述的软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，其特征在于：所述第二步中，加速度和倾角数据的获取，应尽量在压载舱压载或满载的情况下进行。

3.根据权利要求1所述的软钢臂式系泊系统应力监测装置的在位标定方法，其特征在于：标定参数及标定准则如下：

一.系泊刚架与系泊腿连接点处的加速度，应尽量接近于零；且加速度接受的范围按照如下原则确定：由该加速度引起的惯性力，不应超过系泊腿上静平衡状态拉力的1％；

二.系泊腿和铅垂线方向的夹角统计值需要满足：平均值≤0.01°；标准差≤0.05°；

三.统计时间的区间应该足够大，以保证足够多的数据样本，样本的数据个数应大于100。