CN111678958B - 一种积砂监测装置、海底采油装置及积砂监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋石油开采技术领域，尤其涉及一种积砂监测装置、海底采油装置及积砂监测方法。积砂监测装置包括：监测砂罐，与海底跨接管可拆卸连接；监测组件，包括电极棒、信号采集模块和报警模块，电极棒一端伸入监测砂罐内，信号采集模块分别与电极棒和监测砂罐通讯连接，信号采集模块还与报警模块通讯连接，报警模块能够获得监测砂罐内积砂信息并报警。信号采集模块能够根据电极棒帮和监测砂罐之间的油砂变化，从而能够获得电容值，当电容值到达预设值时，报警模块报警，工作人员可对积砂监测装置进行拆除更换新的积砂监测装置。监测砂罐与海底跨接管可拆卸连接，积砂监测装置能够单独实现拆卸的目的，从而避免停产，降低回收成本。

Description

一种积砂监测装置、海底采油装置及积砂监测方法

技术领域

本发明涉及海洋石油开采技术领域，尤其涉及一种积砂监测装置、海底采油装置及积砂监测方法。

背景技术

海洋油气田水下生产设施的采油树、跨接管、管汇等设施安装于海底，各井产出的油气通过采油树，流经跨接管汇集于海底管汇，最终通过海底输油管道输送至海面储油设施。井下产出的原油组分复杂，通常含有原油、水、砂等杂质，在水下生产设施管路内将逐渐形成沉积，造成管路堵塞，影响海洋油田水下生产效率和安全。目前，对于海底跨接管，一般在管路外部安装探砂仪，通过检测颗粒撞击管壁的声信号对跨接管内部积砂进行监测评估，当跨接管内部积砂过多时对跨接管整体回收至海面进行处理。上述方法需从海面作业船舶下入专用工具对跨接管整体进行回收，作业成本较高。

因此，亟需一种积砂监测装置及海底采油装置，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种积砂监测装置、海底采油装置及积砂监测方法，能够在不影响生产的情况下回收砂罐清除跨接管内部积砂，并节省海面船舶维修作业成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种积砂监测装置，包括：

监测砂罐，其与海底跨接管可拆卸连接；

监测组件，其包括电极棒、信号采集模块和报警模块，所述电极棒一端伸入所述监测砂罐内，所述信号采集模块分别与所述电极棒和所述监测砂罐通讯连接，所述信号采集模块还与所述报警模块通讯连接，所述报警模块能够获得监测砂罐内积砂信息并报警。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述监测组件还包括通讯模块，所述通讯模块分别与所述报警模块和海面作业平台通讯连接。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述积砂监测装置还包括锁紧接头，所述锁紧接头设置于所述监测砂罐的顶部，所述锁紧接头与所述海底跨接管可拆卸连接。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述锁紧接头与所述海底跨接管螺纹连接。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述锁紧接头与所述海底跨接管卡接连接，所述锁紧接头和所述海底跨接管二者中，其中一个上设置有卡扣，另外一个上设置有卡孔。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述锁紧接头与所述海底跨接管通过卡箍连接。

作为上述积砂监测装置的一种优选技术方案，所述监测组件还包括电源模块，所述电源模块分别与所述信号采集模块、所述报警模块和所述通讯模块电连接。

本发明还提供了一种海底采油装置，其特征在于，包括如权利要求-任一项所述的积砂监测装置；所述海底采油装置还包括水下采油树、海底管汇和海底跨接管，所述海底跨接管分别与所述水下采油树和所述海底管汇连通，所述积砂监测装置设置于所述海底跨接管的底端的折弯处。

作为上述海底采油装置的一种优选技术方案，所述海底跨接管的底端的折弯处还设置有球阀，所述球阀能够隔断或连通所述海底跨接管和所述积砂监测装置。

作为上述海底采油装置的一种优选技术方案，所述海底采油装置还包括水下控制模块，所述水下控制模块与所述监测组件通讯连接。

本发明还提供了一种海底采油装置积砂监测方法，包括如下步骤：

接收所述信号采集模块获得的电容值，并与预设电容值比较；

若获得的电容值大于等于预设电容值，则所述报警模块发出警报；

获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将发出警报的所述积砂监测装置拆除。

作为上述海底采油装置积砂监测方法的一种优选技术方案，所述获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将发出警报的所述积砂监测装置拆除具体包括：

获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将该所述积砂监测装置位置发送给水下机器人，水下机器人将发出警报的所述积砂监测装置位置处的球阀关闭后，将该所述积砂监测装置拆除。

本发明有益效果：

本发明中提供的积砂监测装置，电极棒和监测砂罐形成一电容，信号采集模块分别与电极棒和监测砂罐通讯连接能够根据电极棒帮和监测砂罐之间的油砂变化，从而能够获得电容值，当电容值到达预设值时，与信号采集模块连接的报警模块报警，工作人员可对积砂监测装置进行拆除更换新的积砂监测装置。本发明中提供的积砂监测装置能够单独实现拆卸的目的，从而避免停产，降低回收成本。

本发明提供的海底采油装置中的积砂监测装置在积砂较多的情况下，能够实现直接将积砂监测装置在海底拆除更换，从而防止停产更换，提高了回收效率，降低了回收成本。

本发明提供的海底采油装置积砂监测方法在积砂较多的情况下，能够实现获得积沙警报后将积砂监测装置在海底拆除更换，从而防止停产更换，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的积砂监测装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的海底采油装置的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的海底采油装置的结构示意图。

图中：

1、监测砂罐；2、电极棒；3、信号采集模块；4、报警模块；5、通讯模块；6、锁紧接头；7、电源模块；

10、海底跨接管；20、采油树；30、海底管汇；40、球阀；50、水下控制模块；60、电飞缆；70、接线盒。

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，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中当海底跨接管内积砂较多时，需要将海底跨接管10整体回收，该种回收方式则会影响生产，在检修过程中会造成关井停产的问题，造成回收成本增大。为解决此问题，本实施例中提供了一种积砂监测装置，能够直接从海底跨接管上拆除，不影响生产，回收成本得到大幅降低。

如图1所示，积砂监测装置包括监测砂罐1和监测组件。

监测砂罐1与海底跨接管10可拆卸连接，海底跨接管10内的沙粒在重力作用下能够落入监测砂罐1中，不再随油液流动；监测组件包括电极棒2、信号采集模块3和报警模块4，电极棒2一端伸入监测砂罐1内，电极棒2与监测砂罐1组成一电容，由于电容器的电容量与电极之间的介质有关，通过监测电容的变化反映监测砂罐1内的油砂含量，信号采集模块3分别与电极棒2和监测砂罐1通讯连接，信号采集模块3还与报警模块4通讯连接，当测得的电容值达到预设值时，报警模块4获得砂罐内积砂信息并报警。

本实施例中提供的积砂监测装置，电极棒2和监测砂罐1形成一电容，信号采集模块3分别与电极棒2和监测砂罐1通讯连接能够根据电极棒2帮和监测砂罐1之间的油砂变化，从而能够获得电容值，当电容值到达预设值时，与信号采集模块3连接的报警模块4报警，工作人员可对积砂监测装置进行拆除更换新的积砂监测装置。本实施例中提供的积砂监测装置能够单独实现拆卸的目的，从而避免停产，降低回收成本。

为了使在海面的工作人员能够及时获得积砂情况，本实施例中监测组件还包括通讯模块5，通讯模块5分别与报警模块4和海面作业平台通讯连接。通讯模块5获得报警模块4传递的信息后转而传递给海面作业平台，能够实现报警模块4发出的警报被及时发现，从而使工作人员进行有效的更换。

监测组件还包括电源模块7，电源模块7分别与信号采集模块3、报警模块4和通讯模块5电连接，电源模块7为信号采集模块3、报警模块4和通讯模块5提供电能，保障积砂监测装置正常运行。

可选地，在本实施例中，积砂监测装置还包括锁紧接头6，设置锁紧接头6的目的是将监测砂罐1与海底跨接管10可拆卸连接的前体下，不影响监测砂罐1积累积砂。其中锁紧接头6设置于监测砂罐1的顶部，锁紧接头6与监测砂罐1固定连接，具体可以是焊接连接，锁紧接头6与海底跨接管10可拆卸连接。

可选地，在本实施例中，锁紧接头6与海底跨接管10螺纹连接。该种连接方式能够使积砂监测装置通过旋拧的方式与海底跨接管10分离，且该种连接方式在受到海洋底部洋流影响时不会与海底跨接管10分离，二者连接更为稳固。

当然，在其他实施例中，锁紧接头6可以与海底跨接管10卡接连接，在锁紧接头6和海底跨接管10二者中，其中一个上设置有卡扣，另外一个上设置有卡孔。该种设置方式也能够实现二者可拆卸连接，且需要一定的外力才能够将二者分离，其连接也较为可靠。

亦或者，在其他实施例还可以是锁紧接头6与海底跨接管10通过卡箍连接。卡箍连接的方式也能够实现对锁紧接头6与海底跨接管10二者的稳定连接。在拆卸时，需要将卡箍松开才能够实现解锁的目的。

如图2所示，本实施例中还提供了一种海底采油装置，其包括如本实施例中提供的积砂监测装置。

该海底采油装置中的积砂监测装置在积砂较多的情况下，能够实现直接将积砂监测装置在海底拆除更换，从而防止停产更换，提高了回收效率，降低了回收成本。

优选地，在本实施例中海底采油装置还包括水下采油树20、海底管汇30和海底跨接管10，海底跨接管10分别与水下采油树20和海底管汇30连通，积砂监测装置设置于海底跨接管10的底端的折弯处。由于油砂在海底跨接管10的折弯处受到干涉流速相应会降低，此时砂砾能够在重力作用下大部分落到积砂监测装置内，从而实现将砂砾沉积的目的，而为了防止积砂被油液冲起，本实施例中积砂监测装置设置于海底跨接管10的底端的折弯处。可选地，积砂监测装置的数量不少于两个，可以理解的是，海底跨接管10的底端的折弯处均设置有一个积砂监测装置。能够使油液中的砂砾较多的沉积在积砂监测装置内，降低海底管汇30内积砂量。

当积砂监测装置在更换时，由于其与海底跨接管10连接，拆除积砂监测装置可能会造成漏油的产生，为了解决该问题，本实施例中海底跨接管10的底端的折弯处还设置有球阀40，球阀40能够隔断或连通海底跨接管10和积砂监测装置。在更换积砂监测装置之前，需要将海底跨接管10与积砂监测装置隔断，此时可将球阀40关闭，油液不会进入到积砂监测装置内，在球阀40关闭后，可以将旧的积砂监测装置取下，将新的积砂监测装置装在海底跨接管10上，而后再将球阀40开启，生产在更换积砂监测装置过程中不会停止，降低了更换或回收成本。

各井产出油气通过水下采油树20流经海底跨接管10汇集至海底管汇30。原油中含有的砂在海底跨接管10中流动时逐渐沉积于管路的弯头处，进而能够落到积砂监测装置内。球阀40在生产时处于开启状态，积砂沉积于砂罐内。

为了实现对海底采油装置的自动控制，在本实施例中，海底采油装置还包括水下控制模块50，水下控制模块50与监测组件通讯连接。监测组件则能够将相关信息传递给水下控制模块50，水下控制模块50将该信息传递给海面作业平台，海面作业平台发出指令给水下控制模块50，而后水下控制模块50将相关信息传递给水下机器人，水下机器人控制球阀40实现开启或关闭。

积砂监测装置能通过水下遥控机器人ROV进行解锁或锁紧操作以进行回收或重新安装。积砂监测装置底部连接电飞缆60的一端，电飞缆60的另一端为水下遥控机器人操作的可在海底湿插拔的电接头，通过水下遥控机器人连接至安装于水下采油树20上的水下控制模块50顶部。海面作业人员在监测到报警信号后，可部署水下遥控机器人ROV及工具框至海底作业，操作关闭球阀40，解锁锁紧接头6，拔出电飞缆60与水下控制模块50连接的电接头，并将积砂监测装置整体放入工具框内，回收至海面作业平台。后续可对装置进行清理或更换砂罐以进行重新安装。当积砂监测装置为多个时，电飞缆60通过接线盒70分别与积砂监测装置电线连接。

本实施例提供的海底采油装置实现了对海洋油气田海底跨接管10在服役过程中内部积砂的监测，以及在不影响生产的情况下，对海底跨接管10内部积砂的收集和清理。本海底采油装置海底采油装置避免对油气田进行关井停产，且无需部署较为复杂的跨接管回收工具对跨接管整体进行回收以清理内部积砂，节省海洋油气田作业成本，保障海洋油田水下生产效率和安全。

本实施例中还提供了一种海底采油装置积砂监测方法，其用于对海底采油装置对积砂的监测，该方法可以由本发明实施例提供的海底采油装置积砂监测来执行，该装置可采用软件和硬件结合的方式实现。

包括如下步骤：

步骤110、接收信号采集模块3获得的电容值，并与预设电容值比较；

步骤120、若获得的电容值大于等于预设电容值，则报警模块4发出警报；

步骤130、获得发出警报的积砂监测装置位置，并将发出警报的积砂监测装置拆除。

可选地，上述获得发出警报的积砂监测装置位置，并将发出警报的积砂监测装置拆除具体包括：

获得发出警报的积砂监测装置位置，并将该积砂监测装置位置发送给水下机器人，水下机器人将发出警报的积砂监测装置位置处的球阀关闭后，将该积砂监测装置拆除。

本实施例中提供的海底采油装置积砂监测方法在积砂较多的情况下，能够实现获得积沙警报后将积砂监测装置在海底拆除更换，从而防止停产更换，提高了生产效率。

此外，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 (9)

1.一种海底采油装置，其特征在于，包括积砂监测装置，所述海底采油装置还包括水下采油树（20）、海底管汇（30）和海底跨接管（10），所述海底跨接管（10）分别与所述水下采油树（20）和所述海底管汇（30）连通，所述积砂监测装置设置于所述海底跨接管（10）的底端的折弯处；

所述积砂监测装置包括：

监测砂罐（1），其与海底跨接管（10）可拆卸连接；

监测组件，其包括电极棒（2）、信号采集模块（3）和报警模块（4），所述电极棒（2）一端伸入所述监测砂罐（1）内，所述信号采集模块（3）分别与所述电极棒（2）和所述监测砂罐（1）通讯连接，所述信号采集模块（3）还与所述报警模块（4）通讯连接，所述报警模块（4）能够获得监测砂罐（1）内积砂信息并报警。

2.根据权利要求1所述的海底采油装置，其特征在于，所述监测组件还包括通讯模块（5），所述通讯模块（5）分别与所述报警模块（4）和海面作业平台通讯连接。

3.根据权利要求2所述的海底采油装置，其特征在于，所述积砂监测装置还包括锁紧接头（6），所述锁紧接头（6）设置于所述监测砂罐（1）的顶部，所述锁紧接头（6）与所述海底跨接管（10）可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的海底采油装置，其特征在于，所述锁紧接头（6）与所述海底跨接管（10）卡接连接，所述锁紧接头（6）和所述海底跨接管（10）二者中，其中一个上设置有卡扣，另外一个上设置有卡孔。

5.根据权利要求3所述的海底采油装置，其特征在于，所述监测组件还包括电源模块（7），所述电源模块（7）分别与所述信号采集模块（3）、所述报警模块（4）和所述通讯模块（5）电连接。

6.根据权利要求1所述的海底采油装置，其特征在于，所述海底跨接管（10）的底端的折弯处还设置有球阀（40），所述球阀（40）能够隔断或连通所述海底跨接管（10）和所述积砂监测装置。

7.根据权利要求6所述的海底采油装置，其特征在于，所述海底采油装置还包括水下控制模块（50），所述水下控制模块（50）与所述监测组件通讯连接。

8.一种海底采油装置积砂监测方法，其特征在于，其用于如权利要求6或7中的海底采油装置对积砂的监测，包括如下步骤：

接收所述信号采集模块（3）获得的电容值，并与预设电容值比较；

若获得的电容值大于等于预设电容值，则所述报警模块（4）发出警报；

获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将发出警报的所述积砂监测装置拆除。

9.根据权利要求8所述的海底采油装置积砂监测方法，其特征在于，所述获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将发出警报的所述积砂监测装置拆除具体包括：

获得发出警报的所述积砂监测装置位置，并将该所述积砂监测装置位置发送给水下机器人，水下机器人将发出警报的所述积砂监测装置位置处的球阀关闭后，将该所述积砂监测装置拆除。

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