CN104548733A - 监测液压流体过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监测液压流体过滤器。一种用于对水下烃井的控制系统的海底控制模块供应液压流体的液压线路，包括：用于液压流体的输入(1a或1b)；与输入连接的、用于过滤来自输入的液压流体的过滤器(2a或2b)；用于将液压流体从过滤器供应到海底控制模块的输出(5)；第一感测器件(10a或10b)，其用于感测来自输入的液压流体在过滤器上游的压力；第二感测器件(8)，其用于感测在过滤器下游的液压流体的压力；以及在海底控制模块中的海底电子模块(11)，海底电子模块与第一和第二感测器件联接，并且适于产生与跨过过滤器的液压流体压力差相关的指示。

Description

监测液压流体过滤器

技术领域

本发明涉及监测液压流体过滤器，特别是在水下(如海底)井控制系统中的这种过滤器。

背景技术

在近海烃井控制系统中，典型系统构造的主要设备包括：

主控制站，其提供与海底设备的操作员接口且展示不同的水下设备、海底阀和传感器信息的当前状态，从而使操作员能够控制系统；

脐带电缆，其将主控制站连接到安装在海床上的设备，并结合通信链路，通信链路将控制信号传输到水下设备，并且将关于水下设备的状态的信息传递到主控制站；

海底控制模块，其从主控制站接收命令且控制海底过程，提供液压动力以促动阀且将海底设备上的状态数据和传感器数据传递至主控制站；

海底电子模块，其容纳在海底控制模块内，且其典型地为基于微处理器的电子单元，该电子单元包含一组印刷电路板，印刷电路板的作用包括与主控制站通信(从主控制站接收控制信息，以及向主控制站传递传感器数据)，与水下传感器对接，以及控制阀和液压装置；以及

安装在海床上的树状物，水下电力和液压设备装配到该树状物上，需要水下电力和液压设备来控制来自井或通往井的流体流，以及传感器组件，以确定树状物设备、井口构件和流出井或流到井的流体的状态。

为了提供动力来操作位于海底树状物和歧管上的液压阀，液压流体以冗余方式供应到海底控制模块。

为从流体中移除颗粒物质，流体传送通过过滤器。压力换能器通常位于过滤器下游，以监测流体的进入压力，并且然后选择阀允许操作员选择用哪一个冗余供应来进行阀操作。被选择的流体然后用作海底控制模块内的操作的公共供应，并且压力换能器用来监测此供应压力。

图1为海底控制模块的供应之一的典型的示意图。从供应A和B经由输入1a和1b用冗余的方式供应液压流体，并且各个进入的供应通过过滤器2a和2b中的相应的过滤器过滤，以移除颗粒物质。然后流体传送到选择阀4a和4b中的相应的选择阀，从而使得能够执行供应选择，并且经由往复阀6向输出5提供公共供应。过滤器下游的液压流体的压力由压力换能器7a和7b中的相应的换能器监测，而在往复阀6下游的公共供应的压力由压力换能器8监测。来自输出5的公共供应馈送到海底控制模块内的歧管9。

对于换能器和过滤器的这样的构造，没有办法去监测过滤器的健康状况(污染水平)且因此监测其寿命。

如果没有办法去评估这些过滤器在使用海底控制模块时的污染状态且海底控制模块被运行直到遇到问题为止(如果过滤器被阻塞的话)，则这可导致井被关闭，并且引起烃生产停止一段时间，直到模块可被恢复且安装替代物为止。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于对水下烃井的控制系统的海底控制模块供应液压流体的液压线路，包括：

用于液压流体的输入；

连接到输入上的、用于过滤来自输入的液压流体的过滤器；

用于将液压流体从过滤器供应到海底控制模块的输出；

第一感测器件，其用于感测来自输入的液压流体在过滤器上游的压力；

第二感测器件，其用于感测在过滤器下游的液压流体的压力；以及

在海底控制模块中的海底电子模块，海底电子模块与第一和第二感测器件联接，并且适于产生与跨过过滤器的液压流体压力差相关的指示。

为了冗余性目的，在海底控制模块中存在至少一个另外的上述海底电子模块，所述或各个另外的海底电子模块也与第一和二感测器件联接。

典型地，所述线路包括：

用于液压流体的另外的输入，以及另外的过滤器，另外的过滤器连接到另外的输入上，以过滤来自另外的输入的液压流体，输出连接成用于将液压流体从另外的过滤器供应到海底控制模块；

用于选择输出是从第一过滤器还是从另外的过滤器对海底控制模块供应液压流体的器件；以及

另外的上述第一感测器件，其用于感测来自另外的输入的液压流体在另外的过滤器上游的压力，第二感测器件感测在另外的过滤器下游的液压流体的压力，所述或各个海底电子模块与另外的上述第一感测器件联接，并且适于产生与跨过第一过滤器和另外的过滤器中的将流体供应到输出的那个过滤器的液压流体压力差相关的指示。

在此情况下，第一和另外的上述第一感测器件可包括在第一和另外的过滤器和第一和另外的输入之间的换能器中的相应的换能器。

第二感测器件可包括在上述选择器件和输出之间的换能器。备选地，第二感测器件可包括在第一和另外的过滤器的输出和上述选择器件之间的换能器中的相应的换能器。

根据本发明的另一个方面，提供一种监测用于对水下烃井的控制系统的海底控制模块供应液压流体的液压线路中的过滤器的方法，线路包括：用于液压流体的输入；与输入连接的、用于过滤来自输入的液压流体的过滤器；以及用于将液压流体从过滤器供应到海底控制模块的输出；其中，方法包括

感测来自输入的液压流体在过滤器上游的压力；

感测在过滤器下游的液压流体的压力；以及

在海底控制模块中的海底电子模块内使用软件算法来产生与跨过过滤器的液压流体压力差相关的指示，海底电子模块与第一和第二感测器件联接。

典型地，线路包括用于液压流体的另外的输入，以及另外的过滤器，另外的过滤器连接到另外的输入上，以过滤来自另外的输入的液压流体，输出连接成用于将液压流体从另外的过滤器供应到海底控制模块；方法包括：

选择输出是从第一过滤器还是从另外的过滤器对海底控制模块供应液压流体；以及

感测在对输出供应液压流体的过滤器上游的液压流体的压力，以及感测在该过滤器下游的液压流体的压力，海底电子模块适于产生与跨过第一过滤器和另外的过滤器中的将液压流体供应到输出的那个过滤器的液压流体压力差相关的指示。

通过评价压力差随时间的变化速率，可执行预测性维护。

附图说明

图1为海底控制模块的液压流体供应线路的一种已知形式的示意图；

图2为根据本发明的海底控制模块的液压流体供应线路的第一实施例的示意图；以及

图3为根据本发明的海底控制模块的液压流体供应线路的第二实施例的示意图；

具体实施方式

如果图1的液压线路被改进成使得监测进入的供应的压力换能器位于过滤器的上游，则可实现一种暗示过滤器的污染水平的方法。此构造显示在图2中，其中与图1中的项目对应的项目具有与图1相同的参考数字。

在图2中，压力换能器7a和7b被省略，过滤器2a和2b的输入供应通过上游的压力换能器10a和10b中的相应的换能器监测，且换能器8和换能器10a和10b与海底控制模块中的海底电子模块11(SEM)联接。

对于根据图2改进的液压线路，通过监测(使用海底电子模块11)往复阀6下游的换能器8和输出被选择的过滤器上游的压力(通过换能器10a和10b中的相应的换能器感测)之间的压力差，可估计那个过滤器的污染水平。

利用感测压力差来监测过滤器的健康状况是已知的，其使用跨过过滤器的专门的物理压力差传感器。但是，本申请使用可存在于线路中的常规的压力换能器，以及在海底电子模块中的软件算法，以实现主动监测系统。海底电子模块的软件配置为同时地监测往复阀下游的液压换能器8和过滤器上游的液压换能器10a或10b，使得它们的数字化信号表示相同时间点的压力。通过然后用上游压力减去下游压力，实现了虚拟的压力差传感器。由于通过软件计算压力差功能，所以可应用其它校准因素，诸如针对进入的供应的压力波动而进行修正。

在过滤器被阻塞时，跨过过滤器的压力差变高。因为在液压线路的使用中，流动只是零星的(在阀操作期间和之后)，所以当系统处于稳定状态时，将不存在压力差，因此海底电子模块内的软件配置为在各个活动时期期间监测压力差的峰值。当压力差在流体流动时期期间超过阈值时，可响起警报，因而警告操作员过滤器可能阻塞。

在图2中应当注意，在各个输入和输出之间的流动路径中存在过滤器之外的其它构件(选择阀和往复阀)。这些构件可影响流动，且因而影响测量的压力差。但是，这些装置可视为恒定的，并且通过获得在已知过滤器干净时的基准读数，可使它们的影响从计算出的压力差中清除。

液压线路的进一步的改进(代价为额外的压力换能器)可如图3中所示的那样实现，其中，与图1和2中的项目对应的项目具有与图1和2相同的参考数字。图3中包括换能器7a或7b，如可能的那样，海底电子模块11监测换能器7a或7b和换能器10a或10b之间的压力差，这取决于过滤器2a和2b中的哪一个向输出5供应液压流体。

该构造允许绝对地监测过滤器，而没有由流体路径中的其它构件引起的潜在的压力差不准确性。

在图2和3中的各个实施例中，为了冗余性目的，至少一个另外的上述海底电子模块12可包含在海底控制模块中，适当地使用其中的一个。

在图2的情况下，所述或各个另外的模块12与换能器8和10a和10b联接，而在图3的情况下，与换能器7a和7b和10a和10b联接。

由于将监测到的压力差是模拟读数，所以随着时间的推移，因此可确定变化速率。这个变化速率然后可用来预测何时可能需要维护和干预。

本发明使得能够在模块操作的同时评定海底控制模块内的过滤器的污染水平，使得能够对操作员警告有污染，以及使得能够安排模块的维护。

如果可实现在操作期间评定过滤器内的污染水平的方法，则可优化海底控制模块操作，或可计划预防性的维护，从而减少计划外的停机和生产损失。

通过在海底控制模块中增加少量的特定硬件，可实现识别液压过滤器的污染过程的预测性方法。

这将允许加强海底控制模块的诊断，以及在过滤器污染的情况下安排预测性地更换这种模块。

Claims (8)

1.一种用于对水下烃井的控制系统的海底控制模块供应液压流体的液压线路，包括：

用于液压流体的输入；

连接到所述输入上的、用于过滤来自所述输入的液压流体的过滤器；

用于将液压流体从所述过滤器供应到所述海底控制模块的输出；

第一感测器件，其用于感测来自所述输入的液压流体在所述过滤器上游的压力；

第二感测器件，其用于感测在所述过滤器下游的液压流体的压力；以及

在所述海底控制模块中的海底电子模块，所述海底电子模块与所述第一和第二感测器件联接，并且适于产生与跨过所述过滤器的液压流体压力差相关的指示。

2.根据权利要求1所述的线路，其特征在于，为了冗余性目的，在所述海底控制模块中存在至少一个另外的上述海底电子模块，所述或各个另外的海底电子模块也与所述第一和二感测器件联接。

3.根据权利要求1或2所述的线路，其特征在于，包括：

用于液压流体的另外的输入，以及另外的过滤器，所述另外的过滤器连接到所述另外的输入上，以过滤来自所述另外的输入的液压流体，所述输出连接成用于将液压流体从所述另外的过滤器供应到所述海底控制模块；

用于选择所述输出是从所述第一过滤器还是从所述另外的过滤器对所述海底控制模块供应液压流体的器件；以及

另外的上述第一感测器件，其用于感测来自所述另外的输入的液压流体在所述另外的过滤器上游的压力，所述第二感测器件感测在所述另外的过滤器下游的液压流体的压力，所述或各个海底电子模块与所述另外的上述第一感测器件联接，并且适于产生与跨过所述第一过滤器和所述另外的过滤器中的将流体供应到所述输出的那个过滤器的液压流体压力差相关的指示。

4.根据权利要求3所述的线路，其特征在于，所述第一和另外的上述第一感测器件包括在所述第一和另外的过滤器和所述第一和另外的输入之间的换能器中的相应的换能器。

5.根据权利要求3或4所述的线路，其特征在于，所述第二感测器件包括在所述选择器件和所述输出之间的换能器。

6.根据权利要求3或4所述的线路，其特征在于，所述第二感测器件包括在所述第一和另外的过滤器的输出和所述选择器件之间的换能器中的相应的换能器。

7.一种监测用于对水下烃井的控制系统的海底控制模块供应液压流体的液压线路中的过滤器的方法，所述线路包括：用于液压流体的输入；与所述输入连接的、用于过滤来自所述输入的液压流体的过滤器；以及用于将液压流体从所述过滤器供应到所述海底控制模块的输出；其中，所述方法包括

感测来自所述输入的液压流体在所述过滤器上游的压力；

感测在过滤器下游的液压流体的压力；以及

在所述海底控制模块中的海底电子模块内使用软件算法来产生与跨过所述过滤器的液压流体压力差相关的指示，所述海底电子模块与所述第一和第二感测器件联接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述线路包括用于液压流体的另外的输入，以及另外的过滤器，所述另外的过滤器连接到所述另外的输入上，以过滤来自所述另外的输入的液压流体，所述输出连接成用于将液压流体从所述另外的过滤器供应到所述海底控制模块；所述方法包括：

选择所述输出是从所述第一过滤器还是从所述另外的过滤器对所述海底控制模块供应液压流体；以及

感测在对所述输出供应液压流体的过滤器上游的液压流体的压力，以及感测在该过滤器下游的液压流体的压力，所述海底电子模块适于产生与跨过所述第一过滤器和所述另外的过滤器中的将液压流体供应到所述输出的那个过滤器的液压流体压力差相关的指示。