CN109322635A - 水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，包含：水下硫化氢探测系统，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的硫化氢浓度数据并输出；水面数据监控系统，与水下硫化氢探测系统连接，接收水下硫化氢探测系统输出的硫化氢浓度数据，判断是否超出预设的浓度阈值，并输出关井控制信号；水上报警及控制水下关闭系统，与水面数据监控系统连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。本发明通过在水下装备的关键位置处设置硫化氢浓度探测器，实时探测相关区域的硫化氢是否泄漏及泄漏程度，并及时通过远程控制实现自动安全关井，提高水下装备的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下装备安全保护装置，具体是指水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，属于监测预警技术领域。
背景技术
随着人类社会以及科技技术的不断发展，我们对于能源的需求也越来越大。由于陆地已探明的油气储量已经不能满足未来消费的需求，而海底探明的油气储量则不断增加，从而使得人类对于水下能源的探索越来越频繁，因此水下的各种工程建设和投资也不断增长。
但是，不论陆地还是海洋，油气的开采往往伴随而来的是硫化氢气体的产生。因硫化氢气体泄漏而对海底油气田开采的水下装备造成腐蚀破坏，是油气生产安全性的最大威胁因素，其破坏引起的安全事故，将会造成巨大的经济损失，甚至是人员的伤亡等严重的社会后果。
目前，当深海石油被开采之后，依次由海底石油(或天然气)的集输管道、干线管道和附属的增压平台，将石油(或天然气)从深海输送到海平面附近。因此，在这个过程中，通过数据探测硫化氢气体是否泄漏，并实现水下装备的自动安全关井是具有重大意义的，能够为人类开发海底资源提供安全性的保障。
基于上述，本发明提出一种水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，实时监测用于海底油气田开采的水下装备的各个重要部位或关键位置处，是否存在硫化氢气体的泄漏，并及时自动关井，避免发生安全事故，有效解决现有技术中存在的缺点和限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，通过在水下装备的关键位置处设置硫化氢浓度探测器，实时探测相关区域的硫化氢是否泄漏及泄漏程度，并及时通过远程控制实现自动安全关井，提高水下装备的安全性和可靠性。
为实现上述目的，本发明提供一种水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，包含：水下硫化氢探测系统，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的硫化氢浓度数据并输出；水面数据监控系统，与水下硫化氢探测系统连接，接收水下硫化氢探测系统输出的硫化氢浓度数据，判断是否超出预设的浓度阈值，并输出关井控制信号；水上报警及控制水下关闭系统，与水面数据监控系统连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
所述的水下装备包括：水下油气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、油气传输管道、干线管道。
所述的水下硫化氢探测系统包含：多个硫化氢浓度探测器，固定设置在水下装备上的各个待监测位置，实时探测各个待监测位置周围区域内的硫化氢浓度数据；数据接收器，通过水下电缆分别与各个硫化氢浓度探测器连接，接收且实时存储各个硫化氢浓度探测器探测到的硫化氢浓度数据，将其转换至浓度光信号并通过通讯光缆传输至水面数据监控系统。
每个所述的硫化氢浓度探测器对应其所在的待监测位置设置位置编码，该位置编码与探测到的硫化氢浓度数据一并发送至数据接收器，通过数据接收器转换至位置光信号，并通过通讯光缆传输至水面数据监控系统。
所述的水下硫化氢探测系统还包含电源，通过水下电缆与数据接收器连接，为水下硫化氢探测系统提供工作电源。
所述的水下硫化氢探测系统还包含防水耐压外壳，所述的数据接收器和电源固定安装在该防水耐压外壳的内部。
所述的水面数据监控系统包含：数据处理器，通过通讯光缆与数据接收器连接，接收数据接收器输出的浓度光信号和对应的位置光信号，并分别转换为浓度电信号和对应的位置电信号输出；计算机处理器，通过通讯电缆与数据处理器连接，将接收到的所有浓度电信号分别与预先设置的浓度阈值进行比较，判断水下装备各个待监测位置是否存在硫化氢泄漏；当其中至少有一个浓度电信号大于浓度阈值时，计算机处理器输出关井控制信号至水上报警及控制水下关闭系统。
所述的计算机处理器在输出关井控制信号的同时，一并显示发生硫化氢泄漏的待监测位置的位置编码。
所述的水上报警及控制水下关闭系统包含：报警装置，与计算机处理器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；紧急关闭通信单元，与计算机处理器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为控制光信号输出；紧急关断装置，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元通过通讯光缆连接，在接收到控制光信号时，自动关闭水下装备。
综上所述，本发明提供的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，通过在水下装备的油气传输管道以及干线管道等需要探测的关键位置和重点区域处设置硫化氢浓度探测器，从而实时探测硫化氢是否泄漏及其泄漏程度，进而能够预测该区域被腐蚀的金属材料的情况，当硫化氢泄漏情况超过预期时，及时通过远程控制实现自动安全关井。通过及时采取关闭水下装备的措施，在发生硫化氢泄漏或对水下装备造成腐蚀破坏时，进行主动保护及防御，避免造成更大的损失和危害。
附图说明
图1为本发明中的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统的示意图。
具体实施方式
以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1所示，为本发明提供的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，包含：水下硫化氢探测系统1，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的硫化氢浓度数据并输出；水面数据监控系统3，与水下硫化氢探测系统1连接，接收水下硫化氢探测系统1输出的硫化氢浓度数据，判断是否超出预设的浓度阈值，并输出关井控制信号；水上报警及控制水下关闭系统4，与水面数据监控系统3连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
所述的水下硫化氢探测系统1包含：多个硫化氢浓度探测器11，固定设置在水下装备上的各个待监测位置，实时探测各个待监测位置周围区域内的硫化氢浓度数据；数据接收器12，通过水下电缆分别与各个硫化氢浓度探测器11连接，接收且实时存储各个硫化氢浓度探测器11探测到的硫化氢浓度数据，将其转换至浓度光信号并通过通讯光缆2传输至水面数据监控系统3。
在本发明的优选实施例中，所述的水下装备包括：水下油气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、油气传输管道以及干线管道等。也就是说，所述的硫化氢浓度探测器11固定设置在水下油气田钻采设备的井口生产通道、和/或水下采油树、和/或阀门、和/或油气传输管道、和/或干线管道上。
每个所述的硫化氢浓度探测器11对应其所在的待监测位置设置位置编码，该位置编码与探测到的硫化氢浓度数据一并发送至数据接收器12，通过数据接收器12转换至位置光信号，并通过通讯光缆2传输至水面数据监控系统3。
所述的水下硫化氢探测系统1还包含电源13，通过水下电缆与数据接收器12连接，为水下硫化氢探测系统1提供工作电源。
在本发明的优选实施例中，所述的电源13可直接采用水下装备自身配备的供电系统，以实现对整个水下硫化氢探测系统1的供电。
鉴于所述的水下硫化氢探测系统1是应用于深海水下的高压强工况，为确保其不受到海水压力破坏和海水侵蚀而造成失效，因此需要将其设置在密封的防水耐压外壳内进行特殊保护。即所述的水下硫化氢探测系统1还包含防水耐压外壳(图中并未示出)，所述的数据接收器12和电源13固定安装在该防水耐压外壳的内部。所述的防水耐压外壳由防腐蚀钢材制成，承压范围在1400Psi～1800Psi(磅力/平方英寸)之间，密封性能良好。
所述的水面数据监控系统3包含：数据处理器31，通过通讯光缆2与数据接收器12连接，接收数据接收器12输出的浓度光信号和对应的位置光信号，并分别转换为浓度电信号和对应的位置电信号输出；计算机处理器32，通过通讯电缆与数据处理器31连接，将接收到的所有浓度电信号分别与预先设置并存储在计算机处理器32内的浓度阈值进行比较，判断水下装备各个待监测位置是否存在硫化氢泄漏；当其中至少有一个浓度电信号大于浓度阈值时，计算机处理器32输出关井控制信号至水上报警及控制水下关闭系统4，否则计算机处理器32不输出任何控制信号。
所述的计算机处理器32在输出关井控制信号的同时，一并显示发生硫化氢泄漏的待监测位置的位置编码，向水面监控人员提示，具体是哪个水下装备的哪个位置发生了硫化氢泄漏事故，从而做到及时维修。
所述的水上报警及控制水下关闭系统4包含：报警装置41，与计算机处理器32通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；紧急关闭通信单元42，与计算机处理器32通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为控制光信号输出；紧急关断装置43，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元42通过通讯光缆2连接，在接收到控制光信号时，自动关闭水下装备。
在本发明的一个优选实施例中，所述的紧急关断装置43可以是固定安装在水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、油气传输管道或干线管道上的阀门装置，当监测到有硫化氢气体泄漏时，能够通过关闭阀门装置而及时自动关闭水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、油气传输管道或干线管道等，实现快速保护和主动防御。
在本发明的一个优选实施例中，所述的紧急关断装置43也可以是固定安装在水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的阀门上的开关装置，当监测到有硫化氢气体泄漏时，能够通过该开关装置及时自动关闭水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的阀门，实现快速保护和主动防御。
综上所述，本发明提供的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，通过在水下装备的油气传输管道以及干线管道等需要探测的关键位置和重点区域处设置硫化氢浓度探测器，从而实时探测硫化氢是否泄漏及其泄漏程度，进而能够预测该区域被腐蚀的金属材料的情况，当硫化氢泄漏情况超过预期时，及时通过远程控制实现自动安全关井。通过及时采取关闭水下装备的措施，在发生硫化氢泄漏或对水下装备造成腐蚀破坏时，进行主动保护及防御，避免造成更大的损失和危害。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，包含：
水下硫化氢探测系统，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的硫化氢浓度数据并输出；
水面数据监控系统，与水下硫化氢探测系统连接，接收水下硫化氢探测系统输出的硫化氢浓度数据，判断是否超出预设的浓度阈值，并输出关井控制信号；
水上报警及控制水下关闭系统，与水面数据监控系统连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
2.如权利要求1所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下装备包括：水下油气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、油气传输管道、干线管道。
3.如权利要求2所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下硫化氢探测系统包含：
多个硫化氢浓度探测器，固定设置在水下装备上的各个待监测位置，实时探测各个待监测位置周围区域内的硫化氢浓度数据；
数据接收器，通过水下电缆分别与各个硫化氢浓度探测器连接，接收且实时存储各个硫化氢浓度探测器探测到的硫化氢浓度数据，将其转换至浓度光信号并通过通讯光缆传输至水面数据监控系统。
4.如权利要求3所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，每个所述的硫化氢浓度探测器对应其所在的待监测位置设置位置编码，该位置编码与探测到的硫化氢浓度数据一并发送至数据接收器，通过数据接收器转换至位置光信号，并通过通讯光缆传输至水面数据监控系统。
5.如权利要求3所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下硫化氢探测系统还包含电源，通过水下电缆与数据接收器连接，为水下硫化氢探测系统提供工作电源。
6.如权利要求3所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下硫化氢探测系统还包含防水耐压外壳，所述的数据接收器和电源固定安装在该防水耐压外壳的内部。
7.如权利要求4所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水面数据监控系统包含：
数据处理器，通过通讯光缆与数据接收器连接，接收数据接收器输出的浓度光信号和对应的位置光信号，并分别转换为浓度电信号和对应的位置电信号输出；
计算机处理器，通过通讯电缆与数据处理器连接，将接收到的所有浓度电信号分别与预先设置的浓度阈值进行比较，判断水下装备各个待监测位置是否存在硫化氢泄漏；当其中至少有一个浓度电信号大于浓度阈值时，计算机处理器输出关井控制信号至水上报警及控制水下关闭系统。
8.如权利要求7所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的计算机处理器在输出关井控制信号的同时，一并显示发生硫化氢泄漏的待监测位置的位置编码。
9.如权利要求7所述的水下装备硫化氢腐蚀自动安全关井系统，其特征在于，所述的水上报警及控制水下关闭系统包含：
报警装置，与计算机处理器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；
紧急关闭通信单元，与计算机处理器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为控制光信号输出；
紧急关断装置，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元通过通讯光缆连接，在接收到控制光信号时，自动关闭水下装备。
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