CN110529741A - 海底管道安全控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种海底管道安全控制系统及方法。该系统包括：控制模块，以及与控制模块连接的至少一个流速仪和至少一个安全闸阀；至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；至少一个安全闸阀设置于管道上；控制模块根据至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制至少一个安全闸阀关断。本发明实施例通过流速仪的设置以及对管道外部海底洋流流速的监测，从而对易造成破坏的悬跨段管道进行准确及时的监测，控制模块根据海底洋流流速数据及时控制安全闸阀关断，从而防止管道破裂以及内部油气泄漏，解决了在监测到油气泄漏之后再人为关断安全闸阀，导致泄漏的油气污染环境的问题。

Description

海底管道安全控制系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及海底管道传输安全技术领域，尤其涉及一种海底管道安全控制系统及方法。

背景技术

海洋油气田水下生产系统产出的油气通过海底管道输送至海面储油平台或离岸处理设施。海底管道长度依据井口位置距离海面平台或离岸处理设施的长度确定，通常为数十公里甚至更长。因此，在铺设海底管道的海床全路段内，对管道的传输安全进行全面地监测和控制至关重要。

目前的管道安全主要由人工控制，当发现出现管道破坏造成油气泄漏时再人为关断管道上的闸阀，然而此时已经造成了油气泄漏和环境污染，另外，目前的安全控制无法实现对容易出现结构破坏的管道段进行针对性的监测和安全控制。

发明内容

本发明实施例提供一种海底管道安全控制系统及方法，以实现及时、准确地对悬跨段管道进行针对性监测，以对管道进行安全控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种海底管道安全控制系统，该系统包括：

控制模块，以及与所述控制模块连接的至少一个流速仪和至少一个安全闸阀；

所述至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；

所述至少一个安全闸阀设置于管道上；

所述控制模块用于根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断。

第二方面，本发明实施例提供了一种海底管道安全控制方法，由控制模块执行，该方法包括：

获取至少一个流速仪监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；其中，至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；

根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断；其中，所述至少一个安全闸阀设置于管道上。

本发明实施例中将至少一个流速仪设置于悬跨段管道外部，从而根据监测到的悬跨段管道外部的海底洋流流速数据，对悬跨段管道的安全进行准确及时的监测，控制模块根据至少一个流速仪监测的海底洋流流速数据，判断出管道存在安全问题时，及时控制安全闸阀关断。由于悬跨段管道受管道外部海底洋流冲击导致破坏的可能性比其他管道段的可能性大，因此通过对悬跨段管道的安全监测实现了更可靠地对传输管道安全监测，以在悬跨段管道存在安全问题时，及时关断安全闸阀，防止悬跨段管道破坏导致内部油气泄漏。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种海底管道安全控制系统的示意图；

图2是本发明实施例一中的控制模块示意图；

图3是本发明实施例二中的一种海底管道安全控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一中的一种海底管道安全系统的示意图。本发明实施例提供的管道安全控制系统可适用于对海底中中铺设的传输管道的安全进行监测和控制的情况，所述传输管道中可以传输油或气体，例如石油、天然气等。

如图1所示，本发明实施例提供的一种海底管道安全控制系统包括：控制模块12，以及与所述控制模块连接的至少一个流速仪13和至少一个安全闸阀14；所述至少一个流速仪13设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；所述至少一个安全闸阀设置于管道11上；所述控制模块12用于根据所述至少一个流速仪13监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀14关断。

示例性的，管道11可以铺设于海洋底部，一般情况下，选择海床较平稳、平坦的路段铺设管道，但是由于油气等需要进行长距离传输，因此难以保证管道铺设的全路段均为平坦路段，在管道铺设路段上很可能会出现海床隆起或沟壑等地形，导致在此路段铺设的管道形成悬跨段管道，即图1中下凹路段对应的管道。由于洋流流动，会对管道11产生冲击，冲击产生的应力较大会导致管道结构破坏，造成油气泄漏。由于悬跨段管道没有海床的支撑，因此受到洋流冲击较强，容易发生管道破裂的情况。因此，在本发明实施例中，将至少一个流速仪13设置于悬跨段的管道外部，至少一个流速仪13可以对流经悬跨段管道外部的洋流的流速进行监测，得到海底洋流流速数据，由控制模块12获取至少一个流速仪13监测到的海底洋流流速数据，并根据海底洋流流速数据判断管道是否安全，其中，所述至少一个流速仪13可以为叶轮式流速仪。本发明实施例只需要针对性地通过至少一个流速仪对流经悬跨段管道外部的海底洋流的流速进行监测，而不需要对全路段的管道11设置流速仪进行监测，就可以实现对全路段管道11的安全监测，节省了成本。

示例性的，所述至少一个安全闸阀14设置于管道11上，用于控制管道11中油气的流通。控制模块12获取到至少一个流速仪13监测的海底洋流流速数据后，将海底洋流流速数据与预设流速阈值进行比较，所述预设流速阈值可以由技术人员根据实际情况进行设置。若海底洋流流速数据大于预设流速阈值，则说明流经悬跨段管道外部的海底洋流流速对悬跨段管道造成的冲击较大，会对悬跨段管道造成损坏，因此，控制模块12生成控制信号，控制至少一个安全闸阀14关断，阻断内部油气的流通，防止管道被流速过大的洋流冲击破裂，导致内部传输的油气泄漏。

可选的，所述控制模块12具体用于，若至少两个相邻的流速仪13监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值时，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀14关断。

可选的，所述控制模块12具体用于，若监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值的流速仪13数量大于流速仪数量阈值，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀14关断。示例性的，若悬跨段管道上设置有三个流速仪13，则当其中两个流速仪13监测到悬跨段管道外部的海底洋流流速数据大于预设流速阈值时，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀14关断。

可选的，所述安全闸阀可以包括主闸阀和备用闸阀，以在任意一个安全闸阀出现故障时，控制另一个安全闸阀关断，及时阻断管道11内部油气的流通，防止由于安全闸阀的故障未及时关断，导致管道11内的油气泄漏。

可选的，所述至少一个安全闸阀14设置于悬跨段管道内油气流通的流通上游管道处。示例性的，由于油气从上游流通至下游，若将至少一个安全闸阀14设置于下游的管道位置处，且管道的损坏处位于油气流经至少一个安全闸阀14之前的管道位置，则即使将至少一个安全闸阀14关断，从上游传输的油气也会在流至管道11的损坏处发生泄漏，因此，在本发明实施例中，将至少一个安全闸阀14设置于悬跨段管道内油气流通的上游管道处，从而在管道11存在安全问题时直接从上游处阻断管道11内部油气的流通，防止油气流经悬跨段管道的破损处导致油气泄漏。

可选的，流速仪13等间隔设置于悬跨段的管道外部。由于管道11的铺设长度可能较长，因此，需要设置多个流速仪13。当设置有多个流速仪13时，将多个流速仪13等间隔设置于悬跨段的管道外部，以更全面地对对多段悬跨段管道外部的海底洋流流速进行监测，防止多个流速仪13非等间隔设置，导致流速仪13设置稀疏的悬跨段管道处，外部海底洋流流速较大而未能精确监测。

可选的，如图2所示，所述控制模块12包括：信号处理单元121，用于若从所述至少一个流速仪获取的海底洋流流速数据大于预设流速阈值，则生成控制信号。示例性的，信号处理单元121获取至少一个流速仪13监测的海底洋流流速数据，并将海底洋流流速数据与预设流速阈值进行比较，若海底洋流流速数据大于预设流速阈值，信号处理单元121生成控制信号。

可选的，所述控制模块包括：液压蓄能单元122，用于提供所述至少一个安全闸阀保持开启状态所需的液压压力，以及响应于所述控制信号，撤回液压压力以控制至少一个安全闸阀14关断。所述液压蓄能单元122包括：电磁阀，用于根据所述控制模块的控制信号，控制供油口和泄油口的开启和关断；其中，所述供油口用于输送液压油以提供液压压力，所述泄油口用于使液压油回流以撤回液压压力。所述系统还包括：液压促动模块15，用于在内部保持有所述液压蓄能单元提供的液压压力时，使至少一个安全闸阀14保持开启状态；在所述液压蓄能单元撤回液压压力时，使至少一个安全闸阀14关断。

示例性的，液压蓄能单元122中存储有液压油，在正常状态下，电磁阀控制供油口开启，泄油口关断，液压蓄能单元122将液压油通过供油口提供给液压促动模块15，液压促动模块15连接有弹簧和闸阀闸板，当液压蓄能单元122将液压油提供给液压促动模块15时，则液压促动模块15内部保持有液压压力，压缩弹簧并使闸阀闸板上的流通口与管道对准，从而使至少一个安全闸阀14处于开启状态。当信号处理单元121生成控制信号时，信号处理单元121将控制信号发送至液压蓄能单元122，液压蓄能单元122接收到控制信号后，控制电磁阀换向，使供油口关闭，泄油口开启，从而使液压油回泄至液压蓄能单元122，液压促模块15中的液压压力撤回，弹簧拉伸并使闸阀闸板上的遮挡部分与管道口对准，从而使至少一个安全闸阀14关断，阻止管道内部油气的流通。

可选的，所述系统还包括防护罩19，用于保护控制模块12、至少一个安全闸阀14以及液压促动模块15，并为上述模块提供安装平台。

可选的，所述系统还包括第一电接头17，设置于控制模块12顶部，用于和水下生产设施电力分配模块连接，以为所述系统提供电能。

可选的，所述系统还包括分线盒16，用于分出至少一根电缆，与至少一个测速仪13连接，传输至少一个测速仪13监测的海底洋流流速数据。

可选的，所述系统还包括第二电接头18，设置于控制模块12的顶部，和分线盒16连接，用于将至少一个测速仪13监测的海底洋流流速数据传输至控制模块12。

本发明实施例的技术方案，通过管道安全控制系统对管道的安全进行监测控制，管道安全控制系统包括控制模块，以及与所述控制模块连接的至少一个流速仪和至少一个安全闸阀；所述至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；所述至少一个安全闸阀设置于管道上；所述控制模块用于根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断。本发明实施例通过流速仪的设置以及对管道外部海底洋流流速的监测，从而实现对易造成破坏的悬跨段管道进行准确及时的监测，通过控制模块及时控制安全闸阀关断，从而防止管道破裂以及内部油气泄漏，解决了在监测到油气泄漏之后再人为关断安全闸阀，导致泄漏的油气污染环境的问题。

实施例二

图3是本发明实施例二中的一种海底管道安全控制方法的流程图。本发明实施例提供的管道安全控制方法可适用于对海洋中中铺设的传输管道的安全进行监测和控制的情况，所述传输管道中可以传输海底洋流或气体，例如石油、天然气等。本发明实施例提供的管道安全控制方法有控制模块执行，未在本发明实施例中详尽描述的细节详见上述实施例。参见图3，本实施例提供的管道安全控制方法可以包括：

S210、获取至少一个流速仪监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；其中，至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据。

具体的，至少一个流速仪对悬跨段外部的海底洋流流速数据进行监测，并将海底洋流流速数据传输至控制模块，控制模块获取海底洋流流速数据。

S220、根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断；其中，所述至少一个安全闸阀设置于管道上。

具体的，控制模块获取到至少一个流速仪监测的海底洋流流速数据后，将海底洋流流速数据与预设流速阈值进行比较，根据比较结果生成控制信号，以对至少一个安全闸阀进行控制。

可选的，根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断，包括：若至少两个相邻的流速仪监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值时，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。

示例性的，由于悬跨段管道的铺设长度可能较长，因此，若根据至少一个流速仪监测的海底洋流流速数据判断出，悬跨段管道中的任意一段存在安全问题时，为了防止该段的悬跨段管道出现破裂的情况，控制模块控制至少一个安全闸阀关断。因此，在本发明实施例中，若存在至少两个相邻的流速仪监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值，则说明该段悬跨段管道存在安全问题，控制模块生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断，从而防止该段悬跨段管道出现破裂导致内部流通的油气泄漏。例如，悬跨段管道上设置有五个测速仪时，若存在相邻的两个测速仪监测到的海底洋流流速数据，超过了预设流速阈值，控制模块在生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。

可选的，根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断，包括：若监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值的流速仪数量大于流速仪数量阈值，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。

示例性的，为了防止出现误判的情况，在本发明实施例中，控制模块在判断出监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值的流速仪数量大于流速仪数量阈值时，生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。所述流速仪数量阈值可以由技术人员根据实际情况进行设定。示例性的，悬跨段管道上设置有三个测速仪时，若其中两个测速仪监测的海底洋流流速数据都超过了预设流速阈值，控制模块则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。

本发明实施例的技术方案，获取至少一个流速仪监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；其中，至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断；其中，所述至少一个安全闸阀设置于管道上。本发明实施例能够通过流速仪准确地对悬跨段管道外部的海底洋流流速进行针对性的准确监测，从而实现对悬跨段管道的安全监测和控制，控制模块根据至少一个流速仪监测的海底洋流流速数据，判断出管道存在安全问题时，及时控制安全闸阀关断，以防止管道破坏，导致内部油气泄漏，解决了在监测到油气泄漏之后再人为关断安全闸阀，导致泄漏的油气污染环境的问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种海底管道安全控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制模块，以及与所述控制模块连接的至少一个流速仪和至少一个安全闸阀；

所述至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；

所述至少一个安全闸阀设置于管道上；

所述控制模块用于根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：

信号处理单元，用于若从所述至少一个流速仪获取的海底洋流流速数据大于预设流速阈值，则生成控制信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：

液压蓄能单元，用于提供所述至少一个安全闸阀保持开启状态所需的液压压力，以及响应于所述控制信号，撤回液压压力以控制至少一个安全闸阀关断。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述液压蓄能单元包括：

电磁阀，用于根据所述控制模块的控制信号，控制供油口和泄油口的开启和关断；其中，所述供油口用于输送液压油以提供液压压力，所述泄油口用于使液压油回流以撤回液压压力。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

液压促动模块，用于在内部保持有所述液压蓄能单元提供的液压压力时，使至少一个安全闸阀保持开启状态；在所述液压蓄能单元撤回液压压力时，使至少一个安全闸阀关断。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个安全闸阀设置于悬跨段管道内油气流通的上游管道处。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流速仪等间隔设置于悬跨段的管道外部。

8.一种海底管道安全控制方法，其特征在于，由控制模块执行，所述方法包括：

获取至少一个流速仪监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；其中，至少一个流速仪设置于悬跨段的管道外部，用于监测悬跨段管道外部的海底洋流流速数据；

根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断；其中，所述至少一个安全闸阀设置于管道上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断，包括：

若至少两个相邻的流速仪监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值时，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个流速仪监测到的海底洋流流速数据，生成控制信号以控制所述至少一个安全闸阀关断，包括：

若监测的海底洋流流速数据大于预设流速阈值的流速仪数量大于流速仪数量阈值，则生成控制信号，以控制至少一个安全闸阀关断。