水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋石油開(kāi)發(fā)事業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代海洋石油勘探開(kāi)發(fā)的范圍已經(jīng)從近海、淺海逐步向遠(yuǎn)海、深海區(qū)域進(jìn)軍，其開(kāi)發(fā)方式也逐步從海洋平臺(tái)向以水下生產(chǎn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的發(fā)展方向上轉(zhuǎn)移。水下生產(chǎn)系統(tǒng)不僅具有能夠提高采收率、解決油井產(chǎn)出物處理和輸送等問(wèn)題，而且受海平面環(huán)境的影響較小，能夠適用于深水或超深水油氣開(kāi)發(fā)，因此備受關(guān)注并得到蓬勃發(fā)展。水下采油樹(shù)是水下生產(chǎn)系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一，電液復(fù)合控制系統(tǒng)是目前水下采油樹(shù)最常用的控制方式。水下采油樹(shù)系統(tǒng)在控制油井生產(chǎn)、調(diào)節(jié)出油產(chǎn)量等方面起著至關(guān)重要的作用，它的性能好壞直接決定整個(gè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。
[0003]國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，水下采油樹(shù)系統(tǒng)多次在電控系統(tǒng)、液控系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的不同部位發(fā)生故障，導(dǎo)致平臺(tái)停產(chǎn)，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于水下采油樹(shù)系統(tǒng)位于深水海底，通常采用水下機(jī)器人進(jìn)行水下檢測(cè)，或者將采油樹(shù)整體提至平臺(tái)再行檢測(cè)，這些故障檢測(cè)與診斷的難度很大、花費(fèi)很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0006]水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)，包括:信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)；信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)位于鉆井平臺(tái)上的控制室內(nèi)，數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)位于水下控制模塊內(nèi)；每個(gè)水下控制模塊內(nèi)設(shè)置一套數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng);信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)和信號(hào)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)之間通過(guò)聲納進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
[0007]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下:水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多臺(tái)水下采油樹(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，通過(guò)聲納信號(hào)分別發(fā)射到海洋采油平臺(tái)上，進(jìn)行綜合診斷分析，從而定位水下采油樹(shù)系統(tǒng)的故障位置，判斷故障類型，評(píng)估故障嚴(yán)重程度。操作人員可“對(duì)癥下藥”，迅速給出排除故障的對(duì)策和措施，提高海洋石油開(kāi)發(fā)的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是電液復(fù)合型水下采油樹(shù)系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖2是附帶智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)的水下采油樹(shù)系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖中，101、主控站，102、水下控制模塊，103、水下采油樹(shù)液壓系統(tǒng)，104、水下采油樹(shù)機(jī)械系統(tǒng)，105、水下電子模塊，106、水下液壓模塊，201、信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)，202、動(dòng)態(tài)故障診斷模塊，203、水上數(shù)據(jù)綜合處理模塊，204、第一聲納信號(hào)接收模塊，205、第二聲納信號(hào)接收模塊，206、第N聲納信號(hào)接收模塊，207、充電鋰電池，208、聲納信號(hào)發(fā)射模塊，209、水下數(shù)據(jù)綜合處理模塊，210、數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)，211、電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊，212、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊，213、機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]如圖1所示，電液復(fù)合型水下采油樹(shù)系統(tǒng)，包括:主控站101、水下控制模塊102、水下采油樹(shù)液壓系統(tǒng)103和水下采油樹(shù)機(jī)械系統(tǒng)104;其中，主控站101位于海洋采油平臺(tái)上，水下控制模塊102固定在水下采油樹(shù)上，水下控制模塊102由水下電子模塊105和水下液壓模塊106構(gòu)成，主控站101和水下電子模塊105使用光纖或者電纜線相連，通過(guò)以太網(wǎng)技術(shù)或者電力載波技術(shù)進(jìn)行通訊，控制信號(hào)在主控站101進(jìn)行編碼，傳輸?shù)剿驴刂颇K102，在水下電子模塊105中進(jìn)行解碼;水下電子模塊105與水下液壓模塊106采用電纜線相連，解碼后的控制信號(hào)控制水下液壓模塊106中的電磁閥打開(kāi)或關(guān)閉;水下液壓模塊106與水下采油樹(shù)液壓系統(tǒng)103相連，水下采油樹(shù)液壓系統(tǒng)103安裝于水下采油樹(shù)機(jī)械系統(tǒng)104上，通過(guò)電磁閥控制液壓流向來(lái)控制水下采油樹(shù)系統(tǒng)上的閥門和連接器的打開(kāi)或關(guān)閉，從而完成石油輸送、化學(xué)藥劑注入和安全生產(chǎn)關(guān)斷。
[0012]如圖2所示，水下采油樹(shù)智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)，包括:信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)201和數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210;信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)201位于鉆井平臺(tái)上的控制室內(nèi)，數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210位于水下控制模塊102內(nèi)；每個(gè)水下控制模塊102內(nèi)設(shè)置一套數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210;信號(hào)接收與故障診斷子系統(tǒng)201和信號(hào)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210之間通過(guò)聲納進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，從而省去了海底不同位置的采油樹(shù)系統(tǒng)與海洋采油平臺(tái)之間的傳輸線纜，提高了智能監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)故障診斷系統(tǒng)的便攜性。
[0013]數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210，包括:充電鋰電池207、聲納信號(hào)發(fā)射模塊208、水下數(shù)據(jù)綜合處理模塊209、電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊211、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊212和機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊213;充電鋰電池207與水下電子模塊105相連接，由水下電子模塊105為充電鋰電池207實(shí)時(shí)充電，充電鋰電池207為聲納信號(hào)發(fā)射模塊208、水下數(shù)據(jù)綜合處理模塊209、電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊211、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊212和機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊213提供電源動(dòng)力；當(dāng)水下電子模塊105出現(xiàn)故障時(shí)，充電鋰電池207仍能保證數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射子系統(tǒng)210正常工作，進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集與聲納信號(hào)發(fā)射;聲納信號(hào)發(fā)射模塊208與水下數(shù)據(jù)綜合處理模塊209通過(guò)信號(hào)線纜連線，水下數(shù)據(jù)綜合處理模塊209與水下電子模塊105、電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊211、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊212和機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊213分別通過(guò)信號(hào)線纜連線相連；電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊211、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊212和機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊213內(nèi)的數(shù)據(jù)和水下電子模塊105的數(shù)據(jù)，先傳輸?shù)剿聰?shù)據(jù)綜合處理模塊209進(jìn)行綜合處理，再傳輸?shù)铰暭{信號(hào)發(fā)射模塊208進(jìn)行信號(hào)發(fā)射。
[0014]為控制水下采油樹(shù)系統(tǒng)，水下電子模塊105已經(jīng)采用部分傳感器監(jiān)測(cè)水下采油樹(shù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。為了獲得更精確的故障診斷結(jié)果，在水下電子模塊105內(nèi)增設(shè)電流、電壓傳感器，在水下液壓模塊106和水下采油樹(shù)液壓系統(tǒng)103內(nèi)增設(shè)壓力、流量、溫度傳感器，在水下采油樹(shù)機(jī)械系統(tǒng)104內(nèi)增設(shè)振動(dòng)、角度傳感器。
[0015]電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊211、液控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊212和機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊213，均采用數(shù)字信號(hào)處理器D