CN112955690A - 用于从柔性管道连接器检测柔性管道中的浸水的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于从柔性管道的连接器检测柔性管道中的浸水的系统，包括：包括臂元件(18)的ROV(3)，臂元件(18)设计成移动超声波传感器(13)，直至该超声波传感器(13)与柔性管道(17)的连接器(14)接触；以及用于从与柔性管道(17)的环形空间接触的柔性管道(17)的连接器的腔室取关于柔性管道(17)的环形空间的状态的超声波测量值的装置。本发明还提供一种用于从柔性管道的连接器检测柔性管道中的浸水的方法，包括以下步骤：将ROV(3)移动至靠近柔性管道(17)的连接器(14)的区域；激活ROV(3)的臂元件(18)来移动超声波传感器(13)，直至该超声波传感器(13)接触柔性管道(17)的连接器(14)；以及从与该柔性管道(17)的环形空间接触的该柔性管道(17)的连接器(14)的腔室取关于柔性管道(17)的环形空间的状态的超声波测量值。

Description

用于从柔性管道连接器检测柔性管道中的浸水的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于检查海底管道的技术。更具体地，此发明涉及用于检测柔性管道中的浸水(flooding)的系统。
背景技术
在巴西，大部分离岸石油生产当前都是通过柔性管道运输。盐下储层(pre-saltreservoirs)有随石油一起运输的大量CO2，其与其他气体成分一起，透过聚合物密封层，直至抵达柔性管道的环状空间中的碳钢金属层。
特别是，用于桑托斯盆地中的盐下层中的海底生产系统的设计是基于采用不同的海底管道设计的采集系统的使用，已经使用了刚性管道、混合管道（包括刚性管道和柔性管道的组合），以及主要是柔性管道，其占安装在盐下层中的总碳氢采集管道的多于90%。但是，由于盐下层中的高CO2含量，柔性管道的使用因为CO2压力所导致的腐蚀现象而受到限制。
要产生SCC-CO2，几种因素的组合是必需的，包括水和CO2在柔性管道的环形空间中的存在，结合压力/管道的变形的力。因此，从水的存在的角度关于环形空间的状态的信息对于涉及操作连续性或者用于管道更换的资源调动的决定是根本性的。
如果在此空间中有水，就产生了由于CO2压力的腐蚀机制发生的条件，且随之是腐蚀和裂纹，有金属层断裂、水密性丧失以及这些管道的整体性丧失的可能性。
因此了解关于水的存在的环形空间的状况变得极端重要。此水可能来自海水，或者来自由生产产生的冷凝水导致的蒸汽，它也透过密封层。具有干环形空间的管道可被认为是完好的并且具有完整的使用能力。
现有技术中市场上可用的技术使用穿过柔性管道的管形主体的检查方法。但是，取决于所使用的非破坏性测试技术，以及所考虑的柔性管道的结构类型，它们有不同材料和尺寸的多层构造已经变成一个困难，并且甚至是对于执行检查的一个阻碍。
第一种可用的技术是使用氮气注入，或者从安装在柔性管道的连接器上的压力释放安全阀产生真空的技术。但是，此方法受限于顶部的立管(riser)（与生产单元相互连接的柔性管道的部分），并且要求对于管道的环形空间的空余体积的精确了解，以及对于所注入的气体体积的精确控制。尽管经常被使用，但是此方法有时会导致难以预测且可疑的结果。
现有技术的一些专利文献专注于用于所指问题的解决方案，它们中最相关的将罗列如下。
文献BRPI0909162涉及用于检查管道的超声波扫描装置，该检查能够确定管道的环形空间的浸水。
文献US9784716B2公开了一种借助包括超声波系统的探头评估管道（比方说海底柔性管道）的一部分的整体性的技术。尽管在此专利的标题中并不明确，但是整个说明书都涉及在管道的管形主体中执行的检查。
此方法在其已经被使用的大部分情形下被显示为有效且有用的，即，更具体得多地是在北海，有较浅的水深（达700米）和较简单的柔性管道结构（较少的层和较低的压力）。但是，在盐下的现实环境中，其中柔性管道的检查必须在高达2250米的深水中进行，并且有复杂得多的结构（双聚合物层，隔热），该系统呈现出困难甚至是误差，尤其是关于迄今为止所使用的数据分析的方法。
在专利方法US9784716B2中，其中一个主要负面影响是液体静压。此压力越大，即，深度越大，外部层对内部层的压缩越大，从而允许超声波信号向金属层的传输，即使是在干环形区域的情况下。这使得不能在用于非常深的水域中的管道中使用此技术。
文献US8668406B2转而公开了用于通过使用电气原理的技术检查柔性管道的另一种方法。该方法允许通过读取所反射信号的极性确定位于外管道层和内管道层之间的界面层（固体、液体或气体）的类型。
此系统描述了使用电磁原理的系统，即，其性能不依赖于多重界面，而是仅依赖于传感器与所关心的层（柔性管道的金属板）或者甚至是介质（环形空间中存在的物质）之间的距离。此系统正在被开发，并且因此在本领域并未处于商用阶段，这也使得其不能在巴西的盐下层的现实环境中应用。
既然如此，本发明的目的是一种检查系统，其能够确定在正在运行的柔性管道、特别是在非常深的深度下运行的柔性管道中的环形空间中水的存在，这是具有高液体静压的情形。
如以下将更好地详细描述的那样，此发明意图以实用且有效的方式解决上述现有技术中的问题。
发明内容
此发明的目的是提供用于检测柔性管道中的浸水的系统和方法，其可在用在深水深下且在高液体静压下的柔性管道中可靠地使用。
为了达成上述目的，此发明提供了一种用于从来自柔性管道的连接器检测柔性管道中的浸水的系统，包括：包括臂元件的ROV，臂元件设计成移动超声波传感器，直至该超声波传感器与柔性管道的连接器接触；以及用于从与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器的腔室取与柔性管道的环形空间的状态相关的超声波测量值的装置。本发明还提供一种用于从来自柔性管道的连接器检测柔性管道中的浸水的方法，包括以下步骤：将ROV移动至靠近柔性管道的连接器的区域；激活ROV的臂元件来移动超声波传感器，直至该超声波传感器接触柔性管道的连接器；以及从与该柔性管道的环形空间接触的该柔性管道的连接器的腔室进行关于柔性管道的环形空间的状态的超声波测量。
附图说明
以下呈现的详细描述参考附图以及它们相关的附图标记。
图1图示了根据此发明的一个具体构造，用于从柔性管道的连接器检测该柔性管道中的浸水的系统的示意性视图。
具体实施方式
首先，要注意以下描述将从本发明的优选实施例开始。但是，如对于在此问题上任何专家都会变得显而易见的那样，本发明并不限于该特定实施例。
图1图示了根据此发明的一个具体构造，用于从柔性管道的连接器检测该柔性管道中的浸水的系统的示意性视图。
更宽泛地说，用于从柔性管道17的连接器14检测该柔性管道17中的浸水的系统包括：包括臂元件18的ROV 3，臂元件18设计成移动超声波传感器13，直至该超声波传感器13与柔性管道17的连接器14接触；以及用于从与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器的腔室取柔性管道17的环形空间的状态的测量值的装置。
在此较宽泛的实例中，还提供了与上述系统相关的，用于从柔性管道17的连接器14检测柔性管道17中的浸水的方法，其包括以下步骤：将ROV 3移动至靠近柔性管道17的连接器14的区域；激活ROV 3的臂元件18来移动超声波传感器13，直至该超声波传感器13接触柔性管道17的连接器14；以及从与该柔性管道17的环形空间接触的该柔性管道17的连接器14的腔室取关于柔性管道17的环形空间的状态的测量值。
可选地，ROV 3可连接至适于管理该系统的其他电子元件的控制装置1（比方说计算机）。
可选地，ROV 3可包括内部包括超声波装置5的压力容器6，其中该超声波装置5连接到超声波传感器13。因此，超声波传感器13将接收的信息发送给超声波装置5，超声波装置5处理接收的信息且然后将处理的信息发送给控制装置1。控制装置1又分析该信息，以从来自连接器14的信息定义柔性管道17的环形空间的状态。
超声波技术基于如下原理，即由传感器13在第一途径（means）中传输的波在与第二途径的界面接触时被部分地反射并且部分地传输。反射和传输之间的比例将取决于途径之间声阻抗的差异。
当柔性管道17的环形空间是干的时，与柔性管道17的环形空间接触的柔性管道17的连接器14的腔室也会是干的。因此，在连接器处此发明的超声波将穿过的途径是钢（连接器）和空气（与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器的腔室），信号的大部分在此界面处被反射。
当柔性管道17的环形空间浸水时，与柔性管道17的环形空间接触的柔性管道17的连接器14的腔室也会浸水。因此，在连接器14处，此发明的超声波将穿过的途径是钢（连接器）和水（与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器的腔室），信号的一部分被反射并且信号的一部分被传输。被传输的信号的此部分碰到下一个表面/界面，其可能是水与来自收集环(collector ring)的钢的界面，或者水与树脂的界面。在第一界面处传输的信号的部分现在在第二界面中被反射并且返回至传感器。
可选地，设备的可视化具有称为A-扫描的图形，其呈现在空间中或者在这些反射发生时的信号。通过观察这些反射发生在哪里而处理数据，并且它们在干的环形空间和浸水的环形空间的状况下是不同的。
重要的是注意此发明所提出的方法和系统可与遭受高液体静压如深水应用中的柔性管道和连接器一起使用，而测量值上没有升高的干扰。此巨大优势主要是由于以下事实，即由于连接器是由钢制成的，其对于液体静压非常耐受，使得此发明的方法与现有技术中已知的方法相比高度可靠。
由本发明的系统所使用的结构特点将在以下描述。但是，注意以下描述涉及可选构造，其中预见了改型而不偏离保护范围。
控制装置1可通过线缆2与远程操控航行器(remote operating vehicle) (ROV3)相互连接。ROV 3的脐带线缆4可与安装在压力容器6内的超声波装置5相互连接。
来自ROV 3的脐带的连接器7和来自压力容器6的连接器8可为现有技术中任何已知的连接器，并且具有对于每个应用必需的特性，其中它们对于此发明的保护范围不代表限制因素。
来自ROV 3的脐带4可提供用于电力（动力）和用于检测数据的传输的路径。压力容器6内的线缆9必须将连接器14与超声波设备5相互连接。（压力容器6内）的超声波设备5必须与超声波传感器13相互连接。
第二内部线缆10必须将超声波设备5与压力容器6中的第二连接器11相互连接。另一条线缆12必须将压力容器6中的连接器11与连接到此线缆11的另一端的超声波传感器13相互连接。此线缆11可以是海下的，或者其甚至可以是被压力补偿套管包围的常规线缆。
如已经描述的那样，必须使用ROV 3的资源将超声波传感器13带至靠近连接器14，以取得柔性管道17的环形空间的状态的测量值。
可选地，也有使用装置15中的超声波技术来检查和/或借助联接到其中一个气体释放阀入口（或插头）的发光装置16来监测的方法。发光装置16设计成在与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器的腔室被来自浸水的环形空间的水填充时上升。
因此，本发明的系统可选地规定柔性管道的连接器可包括设计成允许超声波检查的装置15，以确定与柔性管道17的环形空间接触的柔性管道的连接器14的腔室中存在液体。装置15可由精通此事的任何人定义，因此这不代表对于本发明的范围的限制因素。
可选地，装置15与位于连接器14外部的发光装置16通信。因此，如果确定与柔性管道的环形空间接触的柔性管道的连接器14的腔室中存在液体，则可以发出发光警报信号，可视地指示需要核实柔性管道的环形空间的整体性。
因此，所述发光警报是独立于超声波的附加系统的一部分。这些系统是互补且冗余、但独立的。在可选的实际应用中，使用超声波的检查可仅在发光系统打开的时候进行。
此申请的保护范围的多种变型是允许的。因此，增强了此发明不限于上述具体构造/实施方式的事实。

Claims (9)

1.一种用于检测柔性管道的连接器的所述柔性管道中的浸水的系统，其中所述系统包括：
ROV (3)，其包括臂元件(18)，所述臂元件(18)设计成移动超声波传感器(13)，直至所述超声波传感器(13)与所述柔性管道(17)的所述连接器(14)接触；以及
用于从与所述柔性管道(17)的环形空间接触的所述柔性管道(17)的所述连接器的腔室取关于所述柔性管道(17)的所述环形空间的状态的超声波测量值的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述ROV (3)包括在内部包括超声波装置(5)的压力容器(6)，其中所述超声波装置(5)被连接到所述超声波传感器(13)。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述ROV (3)被连接到控制装置(1)，所述控制装置(1)被设计成管理所述系统的其他电子元件。
4.如权利要求1到3的任一项所述的系统，其中，所述柔性管道(17)的所述连接器(14)包括设计成允许通过超声波检查的装置(15)，以确定与所述柔性管道(17)的所述环形空间接触的所述柔性管道(17)的所述连接器(14)的所述腔室中存在液体。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述装置(15)与位于所述连接器(14)外部的发光装置(16)通信，其中所述装置(15)被联接到柔性管道(17)的所述连接器(14)的其中一个气体释放阀入口。
6.一种用于从柔性管道的连接器检测所述柔性管道中的浸水的方法，其中所述方法包括如下步骤：
将ROV (3)移动到靠近所述柔性管道(17)的所述连接器(14)的区域；
激活所述ROV (3)的臂元件(18)以移动超声波传感器(13)，直至所述超声波传感器(13)与所述柔性管道(17)的所述连接器(14)接触；以及
从与所述柔性管道(17)的环形空间接触的所述柔性管道(17)的所述连接器(14)的腔室取关于所述柔性管道(17)的所述环形空间的状态的超声波测量值。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：所述超声波传感器(13)将所产生的信息发送至超声波装置(5)，所述超声波装置(5)处理接收的信息并将处理的信息发送至控制装置(1)，其中所述控制装置(1)分析所述信息，以从来自所述连接器(14)的所述信息定义所述柔性管道(17)的所述环形空间的状态。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：响应于关于与所述柔性管道(17)的所述环形空间接触的所述柔性管道(17)的所述连接器(14)的所述腔室中存在液体的信息，发出警报信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：如果确定与所述柔性管道(17)的所述环形空间接触的所述柔性管道(17)的所述连接器(14)的所述腔室中存在液体，就在所述连接器(14)外发出发光警报信号。
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