NO20111358A1 - Optisk lekkasjedetektor for undervannsutstyr - Google Patents

Abstract

En lekkasjedetektor innbefatter et sensorhode, en lyskilde som er optisk koplet til sensorhodet og er i stand til å generere eksiteringslys. En detektor er optisk koplet til sensorhodet og er i stand til å detektere fluorescenslys. En signalprosesseringsenhet er koplet til detektoren og er i stand til å signalisere en lekkasjetilstand som en følge av en intensitet av fluorescenslyset som overskrider en terskelverdi. En fluidtett lukking omslutter i det minste lyskilden, detektoren og signalprosesseringsenheten.

Description

OPTISK LEKKASJEDETEKTOR FOR UNDERVANNSUTSTYR

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Den viste gjenstanden vedrører generelt undervanns hydrokarbonproduksjon og, mer spesielt, en optisk lekkasjedetektor for deteksjon av materiallekkasje fra undervannsutstyr.

For å regulere en undervannsbrønn etableres det en forbindelse mellom brønnen og en monitorerings- og reguleringsstasjon. Monitorerings- og reguleringsstasjonen kan lokaliseres på en plattform eller flytende fartøy i nærheten av undervannsinstallasjonen, eller alternativt i en mer fjerntliggende landstasjon. Forbindelsen mellom reguleringsstasjonen og undervannsinstallasjonen etableres vanligvis ved å installere en umbilical mellom de to punktene. Umbilicalen kan innbefatte hydrauliske linjer for tilførsel av hydraulisk fluid til forskjellige hydrauliske aktuatorer lokalisert på eller i nærheten av brønnen. Umbilicalen kan også innbefatte elektriske og/eller fiberoptiske linjer for tilførsel av elektrisk kraft, og dessuten for å kommunisere reguleringssignaler og/eller brønndata mellom reguleringsstasjonen og de forskjellige monitorerings - og reguleringsanordningene på eller i nærheten av brønnen.

Hydrokarbonproduksjon fra undervannbrønn reguleres ved et antall ventiler som er satt sammen til en enhetlig struktur generelt referert til som et juletre. Juletre- og brønnhodesystemer har de prinsipale funksjonene av å tilveiebringe en grenseflate mot miljøet i brønnen, som tillater strømningsregulering og -måling, og tillater intervensjon på brønnen eller nedihullssystemer under den operasjonelle levetiden for brønnen. Aktuering av ventilene på juletreet tilveiebringes vanligvis ved å bruke hydraulisk fluid for å drifte hydrauliske aktuatorer som opererer ventilene. Hydraulisk fluid tilføres vanligvis gjennom en umbilical som løper fra en fjerntliggende stasjon lokalisert på et fartøy eller plattform på overflaten. Alternative systemer som bruker elektrisk baserte aktuatorer er også mulig.

Undervannsutstyret innbefatter mange mulige lekkasjeveier, så som ventiler, rørknuteaktuatorer, flenser, rørkoplinger, overganger, tetninger osv. Lekkasjedeteksjon av hydrokarboner, hydrauliske fluider, tracere og andre kjemikalier fra undervannsstrukturer er et viktig krav ved forbedring av miljømessig og driftsmessig effektivitet for undervannssystemer så som juletrær og undervanns prosesseringssystemer. Det har blitt utviklet et spekter av undervanns lekkasjesystemer, innbefattet de som er basert på målinger av akustikk, fluorescens, temperatur og gass. Ofte er disse konstruert til å anvendes som en del av undersøkelsesoperasjoner, men i noen få tilfelle som permanente monitorer. Slike anordninger er typisk bærbare og monteres på mobile anordninger, så som fjernopererte fartøyer (ROVer).

Akustiske anordninger er i stand til å detektere lekkasjer fra et bredt område via støyen som vil kunne produseres ved materiale som lekker fra undervannsstrukturer. Slike akustiske systemer detekterer kun den sekundære virkningen av lekkasjen (dvs. støyen), således er anvendelse av akustiske detektorer vesentlig begrenset i støyete omgivelser. Videre er ikke akustiske detektorer generelt i stand til å lokalisere en lekkasje.

Dette avsnittet av dette dokumentet har til hensikt å introdusere forskjellige aspekter av teknikken som vil kunne være relatert til forskjellige aspekter av den viste gjenstanden beskrevet og/eller krevd nedenfor. Avsnittet tilveiebringer bakgrunnsinformasjon for å gjøre det lettere med bedre forståelse av forskjellige aspekter av den viste gjenstanden. Det bør forstås at uttalelsene i dette avsnittet av dette dokumentet skal leses i lys av dette, og ikke som innrømmelser av tidligere teknikk. Den viste gjenstanden er rettet mot å overkomme, eller i det minste redusere virkningene av en eller flere av de problemene fremlagt ovenfor.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Det som følger gir en forenklet oppsummering av den viste gjenstanden for å tilveiebringe en grunnleggende forståelse av noen aspekter av den viste gjenstanden. Denne oppsummeringen er ikke et uttømmende overblikk av den viste gjenstanden. Den er ikke ment å identifisere nøkkel- eller kritiske elementer av den viste gjenstanden, eller å skissere omfanget av den viste gjenstanden. Det eneste formålet er å presentere noen konsepter i en forenklet form som en opptakt til en mer detaljert beskrivelse som omtales senere.

Et aspekt av den viste gjenstanden ses i en lekkasjedetektor. Lekkasjedetektoren innbefatter et sensorhode, en lyskilde optisk koplet til sensorhodet og i stand til å generere eksiteringslys. En detektor blir optisk koplet til sensorhodet og er i stand til å detektere fluorescerende lys. En signalprosesseringsenhet er koplet til detektoren og er i stand til å signalisere en lekkasjetilstand som en følge av en intensitet av det fluorescerende lyset som overskrider en terskelverdi. En fluid-tett kapsling omslutter i det minste lyskilden, detektoren og

signalprosesseringsenheten.

Et annet aspekt ved den viste gjenstanden ses i et undervanns lekkasjedeteksjonssystem. Undervanns lekkasjedeteksjonssystemet innbefatter en undervannsstruktur som er i stand til å inneholde et hydrokarbonmateriale. En lekkasjedeteksjonsmodul innbefatter et sensorhode montert i nærheten av en kilde av potensiell lekkasje på en undervannsstruktur, en lyskilde optisk koplet til sensorhodet og i stand til å generere eksitasjonslys, en detektor optisk koplet til sensorhodet og i stand til å detektere fluorescerende lys, en signalprosesseringsenhet koplet til detektoren og i stand til signalisere en lekkasjetilstand som en følge av en intensitet av det fluorescerende lyset som overskrider en terskelverdi, og en fluid-tett kapsling som omslutter i det minste lyskilden, detektoren og signalprosesseringsenheten.

KORT BESKRIVELSE AV FLERE BETRAKTNINGER AV TEGNINGENE

Den viste gjenstanden vil heretter bli beskrevet med henvisning til de vedføyde tegningene, hvori like henvisningstall benevner like elementer, og: Figur 1 er et forenklet diagram av en undervannsinstallasjon for hydrokarbonproduksjon; Figurer 2-6 illustrerer utførelsesformer av en lekkasjedeteksjonsmodul i systemet av Figur 1; og Figurer 7-8 illustrerer kanaliseringsanordninger som kan anvendes med lekkasjedeteksjonsmodulen av Figur 1.

Mens den viste gjenstanden er mottakelig for forskjellige modifikasjoner og alternative former, har spesifikke utførelsesformer derav blitt vist ved eksempel i tegningene, og er heretter beskrevet i detalj. Det skal imidlertid forstås at beskrivelsen heri av spesifikke utførelsesformer ikke er ment å begrense den viste gjenstanden til de særskilte formene som er vist, men på den annen side er hensikten å dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor ånden og omfanget av den viste gjenstanden, slik som definert av de vedlagte krav ene.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

En eller flere spesifikke utførelsesformer av den viste gjenstanden vil bli beskrevet nedenfor. Det er spesifikt til hensikt at den viste gjenstanden ikke skal begrenses til utførelsesformer og illustrasjoner som er inneholdt her, men innbefatter modifiserte former av disse utførelsesformene som inkluderer deler av utførelsesformene og kombinasjoner av elementer av forskjellige utførelsesformer som kommer innenfor omfanget av de følgende krav. Det erkjennes at ved utvikling av enhver virkelig implementering, som i et hvilket som helst engineering- eller designprosjekt, må flere implementeringsspesifikke avgjørelser tas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, så som samsvar med system relaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som kan variere fra en implementering til en annen. Videre bør det erkjennes at en slik utviklingsanstrengelse kan være kompleks og tidkrevende, men ville ikke desto mindre være et rutinearbeid av design, fabrikkering og fremstilling for de med alminnelig kunnskap som har fordel av denne beskrivelsen. Intet i denne beskrivelsen anses som kritisk eller avgjørende for den viste gjenstanden med mindre dette uttrykkelig indikeres som "kritisk" eller "avgjørende".

Den viste gjenstanden vil nå bli beskrevet med henvisning til de vedlagte figurene. Forskjellige strukturer, systemer og anordninger er skjematisk vist i tegningene kun for formål av forklaring, og ikke for å tilsløre den viste gjenstanden med detaljer som er velkjente for fagfolk innen området. Ikke desto mindre er de vedføyde tegningene inkludert for å beskrive og forklare illustrerende eksempler av den viste gjenstanden. Ordene og uttrykkene brukt her bør forstås og tolkes til å ha en mening som er konsistent med forståelsen av ordene og uttrykkene i den relevante teknikken. Ingen spesiell definisjon av et uttrykk eller frase, dvs. en definisjon som er forskjellig fra den ordinære og alminnelige meningen som forstås av fagfolk innen området er ment å være underforstått ved konsistent anvendelse av uttrykket eller frasen heri. I den grad at et uttrykk eller frase er ment å ha en spesiell mening, dvs. en mening som er forskjellig fra det som forstås av fagfolk, vil en slik spesiell definisjon bli uttrykkelig fremsatt i beskrivelsen på en definisjonsmessig måte som direkte og utvedydig frembringer den spesielle definisjonen for uttrykket eller frasen.

Nå med henvisning til tegningene, hvori like henvisningstall tilsvarer tilsvarende komponenter gjennom flere av betraktningene, og spesifikt med henvisning til Figur 1, skal den viste gjenstanden beskrives i sammenheng med en undervannsinstallasjon 100 lokalisert på havbunnen 110. Installasjonen 100 innbefatter et skjematisk avbilder juletre 120 montert på et brønnhode 130. Brønnhodet 130 er den øverste delen av en brønn (ikke vist) som strekker seg ned inn i havbunnen til en underjordisk hydrokarbonformasjon. En umbilical-kabel 140 for kommunikasjon av elektriske signaler, fiberoptiske signaler og/eller hydraulisk fluid strekker seg fra et fartøy 150 til juletreet 120. I andre utførelsesformer kan fartøyet erstattes av en flytende plattform eller en annen slik overflatestruktur. I en illustrerende utførelsesform strekker en strømningsledning 160 også seg mellom fartøyet 150 og juletreet 120 for å ta i mot hydrokarbonproduksjon fra brønnen. I noen tilfeller vil strømningsledningen 160 og en kommunikasjonsledning (ikke vist) strekke seg til en undervannsmanifold eller til en landbasert prosesseringsfasilitet. En toppside-reguleringsmodul (TCM) 170 huses på fartøyet 150 for å tillate at en operatør kan få overblikk og kontroll av juletreet 120.

En undervanns reguleringsmodul (SCM) 180 er montert på juletreet 120 for å ta i mot reguleringssignaler fra operatører på fartøyet 150 og for å kommunisere data fra forskjellige brønnhode- og nedihullssensorer til TCM'en 170. En lekkasjedeteksjonsmodul (LDM) 190 tilveiebringer lokal deteksjon for forskjellige undervannskomponenter så som ventiler, rørknute-aktuatorer, flenser, rørkoplinger, overganger, tetninger osv. assosiert med juletreet 120, umbilicalen 140 eller strømningsledningen 160. I den illustrerte utførelsesformen har LDM'en 190 grenseflate mot SCM'en 180 for kommunikasjon av lekkasjedeteksjonssignaler til TCM'en 170. Alternativt vil LDM'en 190 kunne ha sin egen kommunikasjonsgrenseflate, så som gjennom umbilicalstrengen 140 for toppside-kommunikasjon. SCM'en 180 vil automatisk kunne respondere på lekkasjer detektert av LDM'en 190, avhengig av lekkasjens lokasjon og alvorlighetsgrad. Alternativt vil TCM'en 170 kunne regulere lekkasjeresponser via automatisk regulering eller input fra operatør.

Figur 2 illustrerer et forenklet diagram av en utførelsesform av en LDM 190A. LDM 190A innbefatter en lyskilde 200, detektor 205, en signalprosesseringsenhet 210 og optiske linser 215, 220, 225, 230 montert i en vanntett kapsling 235. To optiske fibre 240, 245 er koplet til kapslingen 235 via undervanns optiske koplingsstykker 250, 255. Eksiteringsfibret 240 er koplet til lyskilden 200, og deteksjonsfibret 245 er koplet til detektoren 205. De optiske fibrene 240, 245 går til et sensorhode 260 montert i nærheten av en kilde for potensiell lekkasje. Et elektrisk koplingsstykke 265 er tilveiebrakt for å kommunisere mellom LDM 190A og en ekstern anordning, så som SCM'en 180.

Selv om LDM'en 190A er illustrert som å ha sin egen vanntette kapsling 235, er det kontemplert at LDM'en 190A kan lokaliseres i den samme vanntette kapslingen som SCM'en 180. Undervanns optiske koplingsstykker 250, 255 er optiske gjennomføringsanordninger som tillater at lyset som skal sendes blir overført over trykkbarrieren mens optoelektronikken beskyttes.

Eksiteringsfibret 240 formidler eksiteringslys fra lyskilden 200, som kommer ut fra den borteste enden av fibret 240 ved sensorhodet 260 i en kon. Konens karakteristikker avhenger av den numeriske aperturen av eksiteringsfibret 240 og vannets brytningsindeks. I noen utførelsesformer er et interferensfilter 270 montert mellom lyskilden og eksiteringsfibret 240 (dvs. også mellom linsene 215, 220 for å fjerne andre bølgelengder enn de som er nyttige for eksitering). I andre utførelsesformer vil sensorhodet 260 kunne innbefatte et linsesystem tilpasset endene på de optiske fibrene 240, 245 for å forsterke eksitasjonen og/eller deteksjonen av fluorescensen eller for å variere området fra sensorhodet hvor fluorescensen samles opp.

Det fluorescerende lyset som genereres av eksiteringslyset samles opp av detekteringsfibret 245, som er lokalisert tilgrensende eksiteringsfibret 240, men holdes i sensorhodet 260 ved en vinkel med hensyn til eksiteringsfibret 240 (for eksempel omtrent 20 grader). Lyskilden 200 kan være en bredbåndslampe, lysemitterende diode (LED), eller laser som genererer lys av en bølgelengde som er egnet til å eksitere fluorescensen fra det lekkende materialet. Eksiteringslyset skytes inn i eksiteringsfibret 240 ved anvendelse av linsene 215, 220. Det oppsamlede fluorescenslyset som kommer ut fra detekteringsfibret 245 føres til detektoren 205.

I en utførelsesform kan detektoren 205 være et spektrometer konfigurert for å detektere lys ved en egnet fluorescensbølgelengde (for eksempel typisk 350 nm - 600 nm). Spektrometeret kan implementeres ved anvendelse av en ladningskoplet anordning (CCD) for å tillate rask oppsamling og prosessering av spektralinformasjonen. En slik CCD kan opereres i en likestrømsmodus, eller alternativt kan CCD'en være synkronisert med en modulert eller pulset lyskilde og bruke tidssluset ("time-gated") deteksjon. I alle tilfelle er utgangssignalet fra CCD'en fluorescensbølgelengden relatert til konsentrasjonen av det lekkende materialet i vannet. Signalprosesseringsenheten 210 mottar output fra detektoren 205 og identifiserer en potensiell lekkasje og/eller lekkasjerate basert på størrelsen av fluorescenssignalet.

I en annen utførelsesform kan et optisk interferensfilter 275 anvendes for å filtrere deteksjonslyset slik at kun fluorescensbølgelengden går gjennom. I en slik utførelsesform vil detektoren 205 muligens ikke kunne detektere hele spekteret, som med et spektrometer, men detektoren 205 vil snarere kunne måle den samlede lysintensiteten. En bredbåndsdetektor, så som, men ikke begrenset til, en fotodiode eller en skreddiode vil kunne anvendes for å implementere detektoren 205. Det optiske interferensfilteret 275 ville ikke være nødvendig i den utførelsesformen hvor detektoren 205 er et spektrometer.

En alternativ utførelsesform av LDM 190B er vist i Figur 3. Eksiteringslyset er amplitudemodulert av lyskilden 200, og detektoren 300 er en fasesensitiv detektor. I denne utførelsesformen tilpasses et optisk interferensfilter 305 med en båndpass som tilsvarer topp-fluorescensbølgelengden av det lekkende materialet foran detektoren 300 mellom linsene 225, 230 for å avvise bakgrunnslys. Den oppsamlede fluorescensen fra det optiske deteksjonsfibret 245 føres gjennom dette filteret 305 og på detektoren 300. Det resulterende signalet blir prosessert ved anvendelse av den fasesensitive detektoren for å tilveiebringe et elektrisk utgangssignal relatert til konsentrasjonen av det lekkende materialet. Signalprosesseringsenheten 210 tar i mot utgangen fra detektoren 300 og identifiserer en potensiell lekkasje og/eller lekkasjerate basert på størrelsen på det fluorescerende signalet.

En annen alternativ utførelsesform av en LDM 190C er vist i Figur 4. LDM'en 190C bruker tilsvarende prinsipper som multifiber-sondene i Figurer 2 eller 3, men bruker kun en enkelt fiber 400 for å levere eksiteringslyset og for å fange den induserte fluorescensen fra det lekkende fluidet. Eksiteringslyset går gjennom en strålesplitter 405 før den går inn i fibret 400. Deteksjonslyset som oppstår fra den induserte fluorescensen fanges av det samme fibret 400. Når det går ut fra fibret 400, ledes det fluorescerende deteksjonslyset av strålesplitteren 405 og føres til en detektor 410. Detektoren 410 kan være en fasesensitiv detektor, som beskrevet med henvisning til utførelsesformen i Figur 3, eller et spektrometer, fotodiode, eller skreddiode som beskrevet med henvisning til utførelsesformen i Figur 2. Det optiske interferensfilteret 415 kan anvendes i noen utførelsesformer.

I de forskjellige utførelsesformene i Figurer 2-4 er en enkelt monitoreringslokasjon illustrert. Flere lokasjoner kan også monitoreres ved anvendelse av en multioptisk fiber-koplingsstykke mellom LDM'en 190 og sensorhodene 260. For eksempel kan et 8-fibret koplingsstykke fra HydroBond Engineering benyttes. Ved anvendelse av et slikt stykke vil flere sensorsystemer innenfor LDM'en 190 kunne brukes for å få tilgang på multiple lokasjoner.

Det kontempleres også at multiple lokasjoner vil kunne monitoreres ved anvendelse av delt maskinvare, avhengig av den særskilte applikasjonen. For eksempel, som illustrert i Figur 5, bruker LDM'en 190D bølgelengde-multipleksing. I denne utførelsesformen går et fiber 500 som kommer ut fra kapslingen 235 til en optisk kopling 505 som fordeler individuelle fibre 510 til multiple lokasjoner. En bølgelengde-selektiv komponent innlemmes inn i de optiske fiberdetekterende hodene 260. For eksempel vil et interferensfilter 515 kunne festes til fiberenden, eller et Bragg-gitter (ikke vist) vil kunne skrives inn på fiberkjernen. Disse bølgelengde-selektive komponentene har hver seg et distinkt passbånd som sammenfaller med en del av fluorescensemisjonen til mål-speciene (dvs. olje eller hydraulisk fluid). De forskjellige deteksjonshodene 260 kan plasseres ved særskilte monitoreringslokasjoner og hvert sensorhode 260 holdt adskilt ved detektoren520 (for eksempel spektrometer) ved det spesifikke bølgelengdeområdet for filteret 515.

Alternativt er det mulig å anvende en rekke optiske multipleksingsarrangementer for å få tilgang på multiple sensorer fra et enkelt eksiterings- og deteksjonssystem. For eksempel, som illustrert i LDM'en 190E av Figur 6, blir lys fra en enkelt kilde 200 overført til en optisk bryter 600, for eksempel en 1x4 bryter. De fire utgangsfibrene 605 fra bryteren 600 er koplet til separate fibre av et multifibrisk optisk koplingsstykke 610, og en flerhet av tilkoplete fibere 615 på undervannssiden av koplingsstykke 610 danner eksiteringsfibrene av en to-fibret sensorhode 260 konfigurasjon. Sensorhodene 260 kan plasseres på forskjellige steder for lekkasje-monitorering. Deteksjonsfibre 620 for hvert av de 4 sensorhodene 260 kan koples til en optisk fiberkopling 625 for å redusere dem til et enkelt fiber 630, som deretter mates til koplingsstykket 610. Alternativt vil hvert deteksjonsfiber 620 koples til koplingsstykket 610, og deretter multiplekses til detektoren 640. På innsiden av den vanntette kapslingen 235 koples deteksjonsfibret 635 til detektoren 640, som vil kunne være et spektrometer eller annen type av fotodetektor anvendt med et interferensfilter 645. Det individuelle sensorhodet 260 som skal monitoreres bestemmes ved å innstilling av den optiske bryteren 600, som kun kan ta en bryter av gangen. Monitorering av alle fire sensorhoder 260 utføres ved å regelmessig ta individuelle fibre 605. Selvsagt vil andre typer av multipleksingskonfigurasjoner kunne benyttes, basert på det som er vist her.

I noen utførelsesformer kan LDM'en 190 kunne benyttes sammen med en lekkasjekanaliseringsanordning som leder det lekkende materialet i nærheten av sensorhodet 260 eller reduserer dispergeringsraten for det lekkende fluidet for at deteksjon skal tillates. En eksempelvis kanaliseringsanordning innbefatter en dekkplate 700, som illustrert i Figur 7. Dekkplaten 700 posisjoneres over en undervannsstruktur 705 for å samle opp komponenter som er lettere enn vann (for eksempel olje). I slike arrangementer plasseres sensorhodet 260 i nærheten av det høyeste punktet av dekkplatens 710 underside, og den optiske kabelen 720 (dvs. inneholdende et eller flere fibre) går til LDM'en 190 (ikke vist). Fluidet samler seg under dekkplaten 700 for å gjøre det lettere med lekkasjedeteksjon.

En annen type av lekkasjekanaliseringsanordning er en krage 800, som vist i Figur 8. Kragen 800 vil kunne monteres for å dekke en sylindrisk struktur 805, så som en seksjon av en rørledning i nærheten av en flens eller sammenføyning. Sensorhodet 260 monitorerer det ringromformede området mellom kragen 800 og strukturen 805. Kragen 800 omslutter strukturen 805 ved en potensiell lekkasjelokasjon 810 for å tilveiebringe dekning av hele den utvendige diameteren. Uten en slik krage 800, vil en lekkasje på en side av den sylindriske strukturen 805 muligens ikke ble detektert dersom sensorhodet 260 er plassert på den andre siden. I dette arrangementet gir ikke kragen 800 en trykktett tetning for strukturen 805, men virker snarere hastighetsreduserende for dispersjon av det lekkende materialet slik at det samles opp i nærheten av sensorhodet 260. Den optiske kabelen 815 går til LDM'en 190 (ikke vist).

Generelt for alle disse illustrerte utførelsesformene er at

signalprosesseringsenheten 210 benytter fluorescens-utgangssignalet for å identifisere og kvantifisere lekkasje ved den monitorerte lokasjonen. Signalprosesseringsenheten 210 vil kunne signalisere en lekkasjedeteksjon når deteksjonslysintensiteten ved fluorescensbølgelengden passerer en forutbestemt terskelverdi. Intensitetsøkninger etter deteksjonsterskelen vil kunne anvendes for å identifisere en lekkasjerate (dvs. kvantitativt eller kvalitativt). For å kvantifisere en lekkasjerate vil en kvalifiseringstesting kunne utføres for å korrelere den målte intensiteten med lekkasjerate. Korrelasjonen mellom målt intensitet og lekkasjerate vil kunne være avhengig av slike faktorer som geometri, materialtype, dispersjonshastighet for materiale, tilstedeværelse av

lekkasjekanaliseringsanordninger, osv. Lekkasjedeteksjonsmodulen tillater sanntids lekkasjedeteksjon og-analyse.

Utførelsesformene av optiske fiber fluorescens lekkasjedeteksjonssystemer som er beskrevet her har en rekke fordeler. Lekkasjedeteksjonsmodulen 190 vil kunne installeres permanent på en undervannsstruktur. Lekkasjedeteksjonsmodulen 190 vil også kunne integreres med eksisterende skjemaer for brønnreguleringsinstrumentering og kommunikasjon. Et nettverk av lekkasjedeteksjonsmoduler 190 vil kunne brukes til å monitorere mange forskjellige veier for potensiell lekkasje på undervannsstrukturen. Nettverket vil kunne innbefatte individuelle lekkasjedeteksjonsmoduler 190 for hver monitoreringslokasjon eller lekkasjedeteksjonsmoduler 190 som betjener multiple sensorhoder.

De særskilte utførelsesformene vist ovenfor er kun illustrative, siden den viste gjenstanden vil kunne modifiseres og praktiseres på forskjellige men ekvivalente måter som er innlysende for fagfolk innen området som har fordel av det som er vist her. Videre er det ikke meningen at det skal være noen begrensninger om detaljer vedrørende bygging eller konstruksjon vist her, annet enn det som er beskrevet i krav ene nedenfor. Det er derfor innlysende at de særskilte utførelsesformene vist ovenfor vil kunne endres eller modifiseres, og alle slike varianter anses for å være innefor omfanget og ånden av den viste gjenstanden. Følgelig søkes det beskyttelse her, slik som fremlagt i krav nedenfor.

Claims (25)

1. En undervanns lekkasjedetektor, omfattende: et sensorhode; en lyskilde som er optisk koplet til sensorhodet og i stand til å generere eksiteringslys; en detektor som er optisk koplet for å ta i mot deteksjonslys fra sensorhodet og i stand til å detektere fluorescenslys i deteksjonslyset; en signalprosesseringsenhet koplet til detektoren og i stand til å signalisere en lekkasjetilstand som en følge av en intensitet av fluorescenslyset som overskrider en terskelverdi; og en fluidtett kapsling som omslutter i det minste lyskilden, detektoren og signalprosesseringsenheten.

2. Detektor ifølge krav 1, videre omfattende en optisk kabel koplet mellom sensorhodet og den fluidtette kapslingen.

3. Detektor ifølge krav 2, videre omfattende et interferensfilter montert mellom lyskilden og den optiske kabelen.

4. Detektor ifølge krav 2, videre omfattende et interferensfilter montert mellom detektoren og den optiske kabelen.

5. Detektor ifølge krav 4, hvori detektoren omfatter minst en av en fotodiode eller en skreddiode.

6. Detektor ifølge krav 2, videre omfattende et optisk koplingsstykke montert på den fluidtette kapslingen for grenseflate med den optiske kabelen gjennom en trykkgrense definert av den fluidtette kapslingen.

7. Detektor ifølge krav 1, hvori detektoren omfatter et spektrometer.

8. Detektor ifølge krav 1, hvori lyskilden er i stand til amplitudemodulering av eksiteringslyset, og detektoren omfatter en fasesensitiv fotodetektor.

9. Detektor ifølge krav 2, hvori den optiske kabelen omfatter et enkelt optisk fiber som er i stand til å kommunisere eksiteringslyset, og detektoren videre omfatter en strålesplitter montert mellom lyskilden og den optiske kabelen og er i stand til å lede eksiteringslyset til det enkelt optiske fibret og lede deteksjonslyset fra det enkelt optiske fibret til detektoren.

10. Detektor ifølge krav 1, videre omfattende: en flerhet av sensorhoder; en flerhet av optiske kabler koplet til sensorhoder hvor hver optisk kabel er konfigurert til å filtrere deteksjonslyset ved anvendelse av et båndpassområde som er unikt fra andre optiske kabler; og et optisk koplingsstykke koplet til lyskilden og detektoren og er i stand til å fordele eksiteringslyset til flerheten av optiske kabler og lede deteksjonslyset fra hver av den flerheten av sensorhoder til detektoren.

11. Detektor ifølge krav 1, videre omfattende: en flerhet av sensorhoder; og en optisk bryter som er optisk koplet til lyskilden og den flerheten av sensorhoder, og er i stand til å lede eksiteringslyset til et sensorhode som er valgt ut.

12. Detektor ifølge krav 1, videre omfattende et optisk koplingsstykke koplet til hvert av sensorhodene og er i stand til å lede deteksjonslyset fra sensorhodene til detektoren.

13. Detektor ifølge krav 1, videre omfattende en lekkasjekanaliseringsanordning montert på sensorhodet.

14. Detektor ifølge krav 13, hvori lekkasjekanaliseringsanordningen omfatter en dekkplate som har en undersideoverflate, og sensorhodet er montert i nærheten av et høy punkt til undersideoverflaten.

15. Detektor ifølge krav 13, hvori lekkasjekanaliseringsanordningen omfatter en krage.

16. Detektor ifølge krav 1, hvori signalprosesseringsenheten er i stand til å evaluere en lekkasjerate basert på intensitetsstørrelse av fluorescenslyset.

17. Et undervanns lekkasjedeteksjonssystem, omfattende: en undervannsstruktur som er i stand til å inneholde et hydrokarbonmateriale; og en lekkasjedeteksjonsmodul, omfattende: et sensorhode montert i nærheten av en potensiell lekkasje på u nd e rva n n sstru ktu ren; en lyskilde som er optisk koplet til sensorhodet og i stand til å generere eksiteringslys; en detektor som er optisk koplet for å ta i mot deteksjonslys fra sensorhodet og i stand til å detektere fluorescenslys i deteksjonslyset; en signalprosesseringsenhet koplet til detektoren og i stand til å signalisere en lekkasjetilstand som en følge av en intensitet av fluorescenslyset som overskrider en terskelverdi; og en fluidtett kapsling som omslutter i det minste lyskilden, detektoren og signalprosesseringsenheten.

18. System ifølge krav 17, videre omfattende: en toppside reguleringsmodul; en undervanns reguleringsmodul som er i stand til å regulere undervannsstrukturen og kommunisere med toppside reguleringsmodulen, hvori lekkasjedeteksjonsmodulen er i stand til å kommunisere til reguleringsmodulen.

19. System ifølge krav 17, videre omfattende en lekkasjekanaliseringsanordning som er i stand til å samle opp lekkasje fra undervannsstrukturen, hvori sensorhodet er montert på lekkasjekanaliseringsanordningen.

20. System ifølge krav 19, hvori lekkasjekanaliseringsanordningen omfatter en dekkplate som har en undersideoverflate, og sensorhodet er montert i nærheten av et høyt punkt av undersideoverflaten.

21. System ifølge krav 19, hvori lekkasjekanaliseringsanordningen omfatter en krage.

22. System ifølge krav 17, videre omfattende en flerhet av sensorhoder montert i nærheten av kilder for potensiell lekkasje på undervannsstrukturen, hvori hvert av sensorhodene er optisk koplet til lyskilden og detektoren.

23. System ifølge krav 22, hvori lekkasjedeteksjonsmodulen bruker multipleksing for å kommunisere med flerheten av sensorhoder.

24. System ifølge krav 22, hvori lekkasjedeteksjonsmodulen bruker optisk bryter for å kommunisere med et utvalgt av de flere sensorhodene.

25. System ifølge krav 17, hvori undervannsstrukturen omfatter minst en av: et juletre, et brønnhode, en ventil, en sammenføyningsknute, en flens, et rørkoplingsstykke, en tetning eller en overgang.