CN105634819B - 水下采油树智能监测与动态故障诊断系统 - Google Patents

水下采油树智能监测与动态故障诊断系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，可实时监测多台水下采油树系统的状态信息，通过声纳信号分别发射到海洋采油平台上，进行综合诊断分析，提高海洋石油开发的安全性。

Description

水下采油树智能监测与动态故障诊断系统
技术领域
本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。
背景技术
随着海洋石油开发事业的迅速发展，现代海洋石油勘探开发的范围已经从近海、浅海逐步向远海、深海区域进军，其开发方式也逐步从海洋平台向以水下生产系统为基础的发展方向上转移。水下生产系统不仅具有能够提高采收率、解决油井产出物处理和输送等问题，而且受海平面环境的影响较小，能够适用于深水或超深水油气开发，因此备受关注并得到蓬勃发展。水下采油树是水下生产系统最重要的设备之一，电液复合控制系统是目前水下采油树最常用的控制方式。水下采油树系统在控制油井生产、调节出油产量等方面起着至关重要的作用，它的性能好坏直接决定整个水下生产系统运行的状态。
国内外经验表明，水下采油树系统多次在电控系统、液控系统和机械系统的不同部位发生故障，导致平台停产，造成巨大经济损失。由于水下采油树系统位于深水海底，通常采用水下机器人进行水下检测，或者将采油树整体提至平台再行检测，这些故障检测与诊断的难度很大、花费很高。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，可实时监测多台水下采油树系统的状态信息，通过声纳信号分别发射到海洋采油平台上，进行综合诊断分析，从而定位水下采油树系统的故障位置，判断故障类型，评估故障严重程度。操作人员可“对症下药”，迅速给出排除故障的对策和措施，提高海洋石油开发的安全性。
附图说明
图1是电液复合型水下采油树系统的示意图；
图2是附带智能监测与动态故障诊断系统的水下采油树系统的示意图；
图中，101、主控站，102、水下控制模块，103、水下采油树液压系统，104、水下采油树机械系统，105、水下电子模块，106、水下液压模块，201、信号接收与故障诊断子系统，202、动态故障诊断模块，203、水上数据综合处理模块，204、第一声纳信号接收模块，205、第二声纳信号接收模块，206、第N声纳信号接收模块，207、充电锂电池，208、声纳信号发射模块，209、水下数据综合处理模块，210、数据采集与声纳信号发射子系统，211、电控系统数据采集与处理模块，212、液控系统数据采集与处理模块，213、机械系统数据采集与处理模块。
具体实施方式
如图1所示，电液复合型水下采油树系统，包括：主控站101、水下控制模块102、水下采油树液压系统103和水下采油树机械系统104；其中，主控站101位于海洋采油平台上，水下控制模块102固定在水下采油树上，水下控制模块102由水下电子模块105和水下液压模块106构成，主控站101和水下电子模块105使用光纤或者电缆线相连，通过以太网技术或者电力载波技术进行通讯，控制信号在主控站101进行编码，传输到水下控制模块102，在水下电子模块105中进行解码；水下电子模块105与水下液压模块106采用电缆线相连，解码后的控制信号控制水下液压模块106中的电磁阀打开或关闭；水下液压模块106与水下采油树液压系统103相连，水下采油树液压系统103安装于水下采油树机械系统104上，通过电磁阀控制液压流向来控制水下采油树系统上的阀门和连接器的打开或关闭，从而完成石油输送、化学药剂注入和安全生产关断。
如图2所示，水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统201和数据采集与声纳信号发射子系统210；信号接收与故障诊断子系统201位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统210位于水下控制模块102内；每个水下控制模块102内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统210；信号接收与故障诊断子系统201和信号采集与声纳信号发射子系统210之间通过声纳进行数据的传输，从而省去了海底不同位置的采油树系统与海洋采油平台之间的传输线缆，提高了智能监测与动态故障诊断系统的便携性。
数据采集与声纳信号发射子系统210，包括：充电锂电池207、声纳信号发射模块208、水下数据综合处理模块209、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213；充电锂电池207与水下电子模块105相连接，由水下电子模块105为充电锂电池207实时充电，充电锂电池207为声纳信号发射模块208、水下数据综合处理模块209、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213提供电源动力；当水下电子模块105出现故障时，充电锂电池207仍能保证数据采集与声纳信号发射子系统210正常工作，进行传感器数据采集与声纳信号发射；声纳信号发射模块208与水下数据综合处理模块209通过信号线缆连线，水下数据综合处理模块209与水下电子模块105、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213分别通过信号线缆连线相连；电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213内的数据和水下电子模块105的数据，先传输到水下数据综合处理模块209进行综合处理，再传输到声纳信号发射模块208进行信号发射。
为控制水下采油树系统，水下电子模块105已经采用部分传感器监测水下采油树系统的实时状态。为了获得更精确的故障诊断结果，在水下电子模块105内增设电流、电压传感器，在水下液压模块106和水下采油树液压系统103内增设压力、流量、温度传感器，在水下采油树机械系统104内增设振动、角度传感器。
电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213，均采用数字信号处理器DSP开发。电控系统数据采集与处理模块211与水下电子模块105相连，用于采集水下电子模块105的电流、电压传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理；液控系统数据采集与处理模块212与水下液压模块106、水下采油树液压系统103相连，用于采集水下液压模块106、水下采油树液压系统103的压力、流量、温度传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理；机械系统数据采集与处理模块213与水下采油树机械系统104相连，用于采集水下采油树机械系统104的振动、角度传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理。
水下数据综合处理模块209，采用中央处理器CPU开发，与水下电子模块105中的中央处理器通过以太网相连，与电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213通过信号线缆相连。水下数据综合处理模块209实时获取上述四模块采集的水下采油树系统的状态数据，并进行数据的综合处理。
声纳信号发射模块208，将水下数据综合处理模块209内传来的数据以声波形式向海洋采油平台发射。
信号接收与故障诊断子系统201，包括动态故障诊断模块202、水上数据综合处理模块203、第一声纳信号接收模块204、第二声纳信号接收模块205和第N声纳信号接收模块206。
第一声纳信号接收模块204、第二声纳信号接收模块205和第N声纳信号接收模块206，分别用于接收第一水下采油树系统、第二水下采油树系统和第N水下采油树系统的声纳信号发射模块所发出的传感器实时数据信息。
水上数据综合处理模块203，采用中央处理器CPU开发，与各声纳信号接收模块通过信号电缆相连。该处理模块用于综合处理所有采油树系统的传感器数据，并将数据上传至动态故障诊断模块202。
动态故障诊断模块202，采用现场可编程门阵列FPGA开发，运行着基于动态贝叶斯网络的动态故障诊断程序。动态故障诊断模块202，将水上数据综合处理模块203上传的所有传感器数据，作为故障征兆信息输入动态贝叶斯网络，进行实时在线故障诊断，定位水下采油树系统的故障位置，判断故障类型，评估故障严重程度，诊断结果通过以太网上传至主控站101。依据上述诊断结果，操作人员可“对症下药”，迅速给出排除故障的对策和措施，提高海洋石油开发的安全性。

Claims (3)

1.一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；其特征在于：信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输；所述的数据采集与声纳信号发射子系统，包括：充电锂电池、声纳信号发射模块、水下数据综合处理模块、电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和机械系统数据采集与处理模块；电液复合型水下采油树系统的水下电子模块为充电锂电池实时充电，充电锂电池为声纳信号发射模块、水下数据综合处理模块、电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和机械系统数据采集与处理模块提供电源动力；当水下电子模块出现故障时，充电锂电池仍能保证数据采集与声纳信号发射子系统正常工作，进行传感器数据采集与声纳信号发射；声纳信号发射模块与水下数据综合处理模块通过信号线缆相连，水下数据综合处理模块与水下电子模块、电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和机械系统数据采集与处理模块分别通过信号线缆连线相连；电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和机械系统数据采集与处理模块内的数据和水下电子模块的数据，先传输到水下数据综合处理模块进行综合处理，再传输到声纳信号发射模块进行信号发射。
2.根据权利要求1所述的水下采油树智能监测与动态故障诊断 系统，其特征在于：电控系统数据采集与处理模块与电液复合型水下采油树系统的水下电子模块相连，用于采集水下电子模块的电流、电压传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理；液控系统数据采集与处理模块与电液复合型水下采油树系统的水下液压模块、电液复合型水下采油树系统的水下采油树液压系统相连，用于采集水下液压模块、水下采油树液压系统的压力、流量、温度传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理；机械系统数据采集与处理模块与水下采油树机械系统相连，用于采集电液复合型水下采油树系统的水下采油树机械系统的振动、角度传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理。
3.一种电液复合型水下采油树系统，包括：主控站、水下控制模块、水下采油树液压系统和水下采油树机械系统；主控站位于海洋采油平台上，水下控制模块固定在水下采油树上，水下控制模块由水下电子模块和水下液压模块构成，主控站和水下电子模块使用光纤或者电缆线相连，通过以太网技术或者电力载波技术进行通讯，控制信号在主控站进行编码，传输到水下控制模块，在水下电子模块中进行解码；水下电子模块与水下液压模块采用电缆线相连，解码后的控制信号控制水下液压模块中的电磁阀打开或关闭；水下液压模块与水下采油树液压系统相连，水下采油树液压系统安装于水下采油树机械系统上，通过电磁阀控制液压流向来控制水下采油树系统上的阀门和连接器的打开或关闭，其特征在于，还包括权利要求1-2之一所述的水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106020102B (zh) * 2016-07-20 2018-07-10 西南石油大学 一种水下采油树智能化控制系统及其控制方法
CN107085421B (zh) * 2017-05-22 2018-04-10 中国石油大学(华东) 水下全电采油树智能化容错式控制系统
CN106939786B (zh) * 2017-05-23 2018-04-20 中国石油大学(华东) 水下全电采油树紧急备用控制系统
CN109282851A (zh) * 2018-10-17 2019-01-29 青岛杰瑞工控技术有限公司 一种海洋石油钻井平台远程运维系统
CN109240186A (zh) * 2018-11-27 2019-01-18 美钻深海能源科技研发（上海）有限公司 一种用于水下采油树的生产控制模块
CN109406185A (zh) * 2018-12-04 2019-03-01 中国海洋石油集团有限公司 一种深水防喷器完整性诊断与评估系统
CN109634174A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 美钻深海能源科技研发（上海）有限公司 一种水下控制模块及其控制方法
CN110984963A (zh) * 2019-08-01 2020-04-10 中国海洋石油集团公司 一种水下应急封井实时监测系统
CN111967189B (zh) * 2020-08-24 2021-04-27 中国石油大学(华东) 数字孪生驱动的海洋石油水下生产系统故障诊断方法及系统
CN112306025A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 中海石油(中国)有限公司 一种水下生产控制监控可视化监控方法及系统
CN113250674B (zh) * 2021-04-27 2023-06-30 山东恒信电器集团有限公司 一种用于石油钻井设备的电控系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3708990A (en) * 1970-12-09 1973-01-09 Global Marine Inc Deep water drill pipe controlled manipulator
CN103869807A (zh) * 2014-03-21 2014-06-18 上海邦达电子系统工程有限公司 小型水下机器人故障诊断装置
CN203907242U (zh) * 2014-05-20 2014-10-29 黄河 水下油气泄漏安全监控装置
CN105021382A (zh) * 2014-06-06 2015-11-04 中国海洋石油总公司 水下采油树液压阀门性能在线监测及诊断系统和方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777845B (zh) * 2015-04-15 2018-04-03 上海海事大学 水下机器人的水下本体装置及自主避障方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3708990A (en) * 1970-12-09 1973-01-09 Global Marine Inc Deep water drill pipe controlled manipulator
CN103869807A (zh) * 2014-03-21 2014-06-18 上海邦达电子系统工程有限公司 小型水下机器人故障诊断装置
CN203907242U (zh) * 2014-05-20 2014-10-29 黄河 水下油气泄漏安全监控装置
CN105021382A (zh) * 2014-06-06 2015-11-04 中国海洋石油总公司 水下采油树液压阀门性能在线监测及诊断系统和方法

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