CN111334804B - 一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能检测装置，所述监测装置可快速的获取每隔一段距离布置的阴极防护监测电位，方面快捷、精度高、费用低、效率高。所述监测装置，所述监测装置包括太阳能极板、环氧玻璃微珠浮体结构、电压表头、聚乙烯绳索、参比电极柔性电缆、参比电极和固定夹套。
Description
技术领域
本发明涉及管道外壁阴极防护监测装置，尤其是一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置。
背景技术
随着陆上油气资源及近海油气资源的逐渐减少甚至枯竭，世界先进国家都将油气资源的开发重点投向了深海乃至超深海。海洋油气资源丰富，深海区是世界油气资源重要战略接替区。建设大型深水装备，加快深水油气勘探开发，是保障国家能源安全、发展海洋经济的必然要求，是建设海洋强国、维护国家海洋权益的现实需要，也是海洋石油工业实现新的跨越式发展的重要路径。
在海底铺设油气管道，将深海油气资源连续地输送到陆地，已经是海上油气田开发生产系统的主要组成部分，也是目前最快捷、安全、经济可靠的海上油气运输方式。海水是一种腐蚀性非常强的介质，置身于海洋环境中的金属结构物必须要采取防护措施。阴极保护是一种经济有效的防护技术，目前已经被广泛地应用于各类海洋装备的腐蚀控制。由于牺牲阳极具有安装简单、可靠性高、无需后期维护等突出优点而被广泛地应用于深海苛刻环境的腐蚀防护，如深海油气管道。
阴极保护监测是保证油气安全服役的重要手段。但遗憾的是，由于深海环境压力大、温度低、电力供应缺乏等原因导致在陆地和浅海应用效果良好的阴极保护监测装置无法使用。目前，国外有报道的管道阴极保护监测是采用一艘工作船在海面拖拽一根带有电位传感器的电缆，有水下机器人(ROV)携带者电位传感器在管道上方进行非接触测量。海底油气管道在铺设时，为了避免波浪和潮流等海洋环境对管道的破坏，多数对海底管道进行挖沟填埋以进行保护。由于深海油气管道铺设深度从几百米～几千米不等，加上海泥掩埋，因此，这种工作船+ROV的巡检的方式，常常难以确定管道的准确位置，不仅工期长、难度大、费用高，且精度也较差。
发明内容
本发明旨在提供一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置及其使用方法，本发明可快速的获取每隔一段距离布置的阴极防护监测电位，方面快捷、精度高、费用低、效率高。
为实现上述技术方案，本发明提供的技术方案是这样的：一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，所述监测装置包括太阳能极板、环氧玻璃微珠浮体结构、电压表头、聚乙烯绳索、参比电极柔性电缆、参比电极和固定夹套。
所述环氧玻璃微珠浮体结构采用环氧玻璃微珠。
所述环氧玻璃微珠浮体结构为椭圆形结构。
所述环氧玻璃微珠浮体结构表面涂黄色防污涂层
所述电压表头设在太阳能极板的接线端下部。
所述参比电极为银/氯化银或高纯锌参比电极。
所述固定夹套左右两个夹套分别固定聚乙烯绳索与参比电极。
需要注意的是，本发明所述监测装置在深海条件下光源照射太阳能板为电压表提供电源，显示保护电位；ROV、潜水员或其他设备携带光源照射太阳能板，水下摄像设备即可拍摄到电压表的保护电位；电压表和太阳能板镶嵌在环氧玻璃微珠结构的空腔内，浮在海水中，避免泥沙掩埋；浮体结构设计成椭圆形，防止渔网拖挂破坏；浮体结构有聚乙烯绳索牵引固定，绳索内置柔性信号电缆，起到防护电缆作用；浮体结构表面涂覆防污涂料，避免海生物污损导致太阳能板和电压表的覆盖；牵引绳索浸泡防海生物涂料，避免海生物污损导致的磨损断裂；芯片内植电子时钟，及时存储电位数据。
整体来说，本发明所述监测装置分为7部分，分别为1、太阳能极板，通过可见光照射，将光源转化为电能供给电压表头及内置的储存芯片；2、环氧玻璃微珠浮体结构，采用环氧玻璃微珠，保证电压表头与太阳能极板能够防水、耐压、耐蚀、不易碎、强度高；设计成椭圆形结构，可有效规避了渔网拖拽破断和损坏风险。环氧玻璃微珠浮体结构表面涂黄色防污涂层，即可防止海生物附着同时，又便于ROV水下识别；3、电压表头，将其设计在太阳能极板的接线端下部，显示易识别、拍照；4、聚乙烯绳索，如图，绳索主体由聚乙烯制成，柔性抗拉抗压，为内部电位传感器(参比电极)柔性防水电缆，实现密封连接，绳索涂防污涂料，防止微生物附着，避免生物附着导致的绳索失效断裂；5、参比电极柔性电缆，柔性高，耐疲劳磨损不断裂，保证有足够的连接力、抗拉、防水性。6、参比电极，银/氯化银或高纯锌参比电极，精度高，寿命长，提前安装在沉管上，用于监测保护电位；7固定夹套，左右两个夹套分别固定聚乙烯绳索与参比电极。
参比电极提前连接在油气管上，电压表一端接参比电极，一端接油气管，实时监测油气管的保护电位；聚乙烯绳索连接夹套与环氧玻璃微珠，起到连接作用且抗拉抗压，为内部参比电极柔性防水电缆提供有效防护，绳索涂防污涂料，防止生物污损附着，导致磨损断裂；柔性电缆处于聚乙烯绳索当中，起到将油气管与参比电极的信号传输到电压表头；电压表头与太阳能板嵌在环氧树脂玻璃微珠浮体结构，太阳能板为电压表头供电，内植数据采集器芯片。
所述监测装置的制作工艺和工作过程为：
将高纯锌长效参比电极通过固定夹套固定在需要监测的油气管道表面，参比电极通过柔性电缆连接到电压表的一个测量输入端。油气管道避免焊接另一根柔性电缆，因此连接到电压表的另一个测量输入端。参比电极和油气管道电缆集成为一根复合电缆被包裹到超高分子量聚乙烯绳索内部，起到防护作用。绳索的一端由固定夹套固定在油气管道上，另一端固定在浮体结构上，起到牵引服浮体单元的作用。浮体结构有环氧玻璃微珠制成，内有空腔，嵌入太阳能板和电压表及数据采集器。浮体结构上开窗，窗口有透明耐压自清洁防污玻璃密封，这样，从外部可以直接看到太阳能板和电压表头。
ROV携带、潜水员其他水下设备携带的光源照射太阳能板，太阳能板为电压表提供电源，电压表两端分别连接固定在油气管道表面的参比电极和钢质油气管道，电压表将测量数据直接显示在表头上，同时记录在数据存储芯片上，借助水下摄像机可直接拍摄监测数据(保护电位)。根据需要沿管道安装多个智能监测装置，可实现连续监测、摄像和数据采集。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明设置有太阳能极板，无需从海面牵引电缆的供电电源，借助ROV、潜水员或者其他监测设备携带的光源即可通过太阳能板为电压表和存储器供电。
2.本发明设置有电压显示表头和参比电极，无需从海面牵引到深海的电缆和参比电极，水下摄像机可直接拍摄监测电位照片，快捷方便，效率高。
3.本发明设置有浮式电压表，数据直接显示在表头上，无需携带参比电极靠近油气管道以测试保护电位，尤其适用于被泥沙掩埋的管道保护电位精准测量。
4.本发明设置有浮体结构，悬浮在浮体结构涂有鲜艳颜色的防污涂料，颜色醒目、警示性强，易于ROV、潜水员寻找。
5.本发明设置有浮体结构采用环氧玻璃微珠制作，防水、耐压、抗腐蚀，寿命长，结构强度高。
6.本发明设置有浮体结构与油气管道牵引固定的超高分子量聚乙烯绳索，绳索表面涂防污涂层，防止海生物附着，可有效降低绳索的磨损断裂风险。
6.本发明装置只需固定在油气管上即可实现监测，不会破坏油气管原有涂层；
7.采用球形浮体结构，不易挂住渔网、大型生物肢体等漂浮物。
附图说明
图1为本发明所述监测装置示意图；
其中，1-太阳能板；2-浮体结构；3-电压表头；4-聚乙烯绳索；5-柔性电缆；6-参比电极；7-固定夹套；8-海底油气管。
具体实施方式
为更进一步对本发明的权利要求书做详细说明，下面结合具体实施例，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本发明所述监测装置分为7部分，分别为1、太阳能极板，通过可见光照射，将光源转化为电能供给电压表头及内置的储存芯片；2、环氧玻璃微珠浮体结构，采用环氧玻璃微珠，保证电压表头与太阳能极板能够防水、耐压、耐蚀、不易碎、强度高；设计成椭圆形结构，可有效规避了渔网拖拽破断和损坏风险。环氧玻璃微珠浮体结构表面涂黄色防污涂层，即可防止海生物附着同时，又便于ROV水下识别；3、电压表头，将其设计在太阳能极板的接线端下部，显示易识别、拍照；4、聚乙烯绳索，如图，绳索主体由聚乙烯制成，柔性抗拉抗压，为内部电位传感器(参比电极)柔性防水电缆，实现密封连接，绳索涂防污涂料，防止微生物附着，避免生物附着导致的绳索失效断裂；5、参比电极柔性电缆，柔性高，耐疲劳磨损不断裂，保证有足够的连接力、抗拉、防水性。6、参比电极，银/氯化银或高纯锌参比电极，精度高，寿命长，提前安装在沉管上，用于监测保护电位；7固定夹套，左右两个夹套分别固定聚乙烯绳索与参比电极。
参比电极提前连接在油气管上，电压表一端接参比电极，一端接油气管，实时监测油气管的保护电位；聚乙烯绳索连接夹套与环氧玻璃微珠，起到连接作用且抗拉抗压，为内部参比电极柔性防水电缆提供有效防护，绳索涂防污涂料，防止生物污损附着，导致磨损断裂；柔性电缆处于聚乙烯绳索当中，起到将油气管与参比电极的信号传输到电压表头；电压表头与太阳能板嵌在环氧树脂玻璃微珠浮体结构，太阳能板为电压表头供电，内置数据采集器芯片。
所述监测装置的制作工艺和工作过程为：
将高纯锌或银/氯化银长效参比电极通过固定夹套固定在需要监测的油气管道表面，参比电极通过柔性电缆连接到电压表的一个测量输入端。油气管道避免焊接另一根柔性电缆，因此连接到电压表的另一个测量输入端。参比电极和油气管道电缆集成为一根复合电缆被包裹到超高分子量聚乙烯绳索内部，起到防护作用。绳索的一端由固定夹套固定在油气管道上，另一端固定在浮体结构上，起到牵引服浮体单元的作用。浮体结构有环氧玻璃微珠制成，内有空腔，嵌入太阳能板和电压表及数据采集器。浮体结构上开窗，窗口有透明耐压自清洁防污玻璃密封，这样，从外部可以直接看到太阳能板和电压表头。
ROV携带、潜水员或者其他水下设备携带的光源照射太阳能板，太阳能板为电压表提供电源，电压表两端分别连接固定在油气管道表面的参比电极和钢质油气管道，电压表将测量数据直接显示在表头上，同时记录在数据存储芯片上，借助水下摄像机可直接拍摄监测数据(保护电位)。根据需要沿管道安装多个智能监测装置，可实现连续监测、摄像和数据采集。
Claims (7)
1.一种用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述监测装置包括太阳能极板、环氧玻璃微珠浮体结构、电压表头、聚乙烯绳索、参比电极柔性电缆、参比电极和固定夹套；
参比电极提前连接在油气管上，电压表一端接参比电极，一端接油气管，实时监测油气管的保护电位；聚乙烯绳索连接夹套与环氧玻璃微珠，起到连接作用且抗拉抗压，为内部参比电极柔性防水电缆提供有效防护，绳索涂防污涂料，防止生物污损附着，导致磨损断裂；柔性电缆处于聚乙烯绳索当中，起到将油气管与参比电极的信号传输到电压表头；电压表头与太阳能板嵌在环氧树脂玻璃微珠浮体结构，太阳能板为电压表头供电，内置数据采集器芯片。
2.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述环氧玻璃微珠浮体结构采用环氧玻璃微珠。
3.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述环氧玻璃微珠浮体结构为椭圆形结构。
4.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述环氧玻璃微珠浮体结构表面涂黄色防污涂层。
5.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述电压表头设在太阳能极板的接线端下部。
6.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述参比电极为银/氯化银或高纯锌参比电极。
7.根据权利要求1所述用于深海油气管道外壁阴极防护智能监测装置，其特征在于，所述固定夹套左右两个夹套分别固定聚乙烯绳索与参比电极。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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