本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
隨著海洋石油開發(fā)事業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代海洋石油勘探開發(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。隨著作業(yè)水深的日益增加，面臨的環(huán)境越來越復(fù)雜，大大提高了海洋石油鉆探開發(fā)的難度。深水防噴器是深水油氣鉆井中一種高自動化和高可靠性的關(guān)鍵井控裝備，是海洋鉆井中最重要的安全屏障，一旦失效，將引起災(zāi)難性的后果。深水防噴器系統(tǒng)的可靠性對海洋石油鉆探開發(fā)的安全起著至關(guān)重要的作用，然而，當(dāng)前的可靠性評估主要采用離線方式，即在深水防噴器系統(tǒng)設(shè)計之初或大修之后，進(jìn)行可靠性、可用性、剩余壽命等的評估。為了及時準(zhǔn)確地獲取深水防噴器系統(tǒng)的實(shí)時可靠性數(shù)據(jù)，為鉆井平臺上的操作人員提供參考，開發(fā)一套深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)，能夠根據(jù)在線監(jiān)測的防噴器實(shí)時狀態(tài)評估系統(tǒng)的實(shí)時可靠性與剩余壽命，為鉆井平臺上的操作人員提供參考，輔助操作人員進(jìn)行防噴器系統(tǒng)的運(yùn)行、維修與維護(hù)等工作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)，包括：位于水下黃箱內(nèi)的黃箱可靠性評估系統(tǒng)、位于水下藍(lán)箱內(nèi)的藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)以及位于中央控制單元內(nèi)的可靠性參數(shù)綜合處理模塊；其中：黃箱可靠性評估系統(tǒng)和藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)具有相同的結(jié)構(gòu)，與黃箱電控系統(tǒng)和藍(lán)箱電控系統(tǒng)完全獨(dú)立；黃箱可靠性評估系統(tǒng)、藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)總線連接到可靠性參數(shù)綜合處理模塊、通過信號電纜連接到黃箱液控系統(tǒng)內(nèi)的壓力、溫度和流量傳感器以及位于閘板防噴器上的振動和位置傳感器；當(dāng)深水防噴器系統(tǒng)的振動、位置、壓力、溫度和流量傳感器監(jiān)測的任意一個數(shù)據(jù)發(fā)生變化，且幅值超過3％時，實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)自動計算系統(tǒng)實(shí)時可靠性與剩余壽命。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：1、根據(jù)傳感器監(jiān)測的深水防噴器系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)，故障根源分析模塊可精確定位出故障位置、識別出故障類型；依據(jù)上述故障信息，可靠性計算模塊可計算出深水防噴器系統(tǒng)的實(shí)時可靠性與剩余壽命。2、操作人員依據(jù)上述實(shí)時可靠性信息，制定深水防噴器系統(tǒng)的運(yùn)行、維修與維護(hù)策略，可以大大提高防噴器操作的可靠性，從而進(jìn)一步提高海洋石油鉆探開發(fā)的安全性。附圖說明圖1是深水防噴器系統(tǒng)示意圖；圖2是深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)示意圖；圖中，1、上環(huán)形防噴器，2、下環(huán)形防噴器，3、水下黃箱，4、水下藍(lán)箱，5、第一閘板防噴器，6、第二閘板防噴器，7、第三閘板防噴器，8、第四閘板防噴器，9、第一振動傳感器，10、第二振動傳感器，11、第三振動傳感器，12、第四振動傳感器，13、第一位置傳感器，14、第二位置傳感器，15、第三位置傳感器，16、第四位置傳感器，17、中央控制單元，18、鉆井平臺，19、第一上位機(jī)，20、第二上位機(jī)，21、第三上位機(jī)，22、可靠性參數(shù)綜合處理模塊，23、黃箱可靠性評估系統(tǒng)，24、黃箱可靠性計算模塊，25、黃箱故障根源分析模塊，26、黃箱信號處理模塊，27、黃箱電控系統(tǒng)，28、黃箱液控系統(tǒng)，29、藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)，30、藍(lán)箱可靠性計算模塊，31、藍(lán)箱故障根源分析模塊，32、藍(lán)箱信號處理模塊，33、藍(lán)箱電控系統(tǒng)，34、藍(lán)箱液控系統(tǒng)，35、控制參數(shù)綜合處理模塊。具體實(shí)施方式如圖1所示，深水防噴器系統(tǒng)，包括上環(huán)形防噴器1、下環(huán)形防噴器2、第一閘板防噴器5、第二閘板防噴器6、第三閘板防噴器7、第四閘板防噴器8、水下黃箱3、水下藍(lán)箱4以及中央控制單元17，中央控制單元17位于鉆井平臺18上；上環(huán)形防噴器1、下環(huán)形防噴器2、第一閘板防噴器5、第二閘板防噴器6、第三閘板防噴器7、第四閘板防噴器8從上到下的依次安裝固定在海底井口上。在鉆井過程中，當(dāng)發(fā)生井噴或者井涌時，操作人員通過中央控制單元17，控制水下黃箱3或者水下藍(lán)箱4，來關(guān)閉兩臺水下環(huán)形防噴器和四臺閘板防噴器，從而實(shí)現(xiàn)井口密封。第一閘板防噴器5上安裝有第一振動傳感器9和第一位置傳感器13，第二閘板防噴器6上安裝有第二振動傳感器10和第二位置傳感器14，第三閘板防噴器7上安裝有第三振動傳感器11和第三位置傳感器15，第四閘板防噴器8上安裝有第四振動傳感器12和第四位置傳感器16，第一振動傳感器9、第一位置傳感器13、第二振動傳感器10、第二位置傳感器14、第三振動傳感器11、第三位置傳感器15、第四振動傳感器12、第四位置傳感器16均分別通過兩套信號電纜連接到水下黃箱3和水下藍(lán)箱4，構(gòu)成傳感器冗余監(jiān)測線路。閘板防噴器動作過程中，閘板的位置可由位置傳感器監(jiān)測；高壓作用下，閘板防噴器的振動情況可由振動傳感器監(jiān)測；上述監(jiān)測信息，為深水防噴器的實(shí)時可靠性評估提供計算依據(jù)。如圖2所示，深水防噴器控制系統(tǒng)，包括位于水下黃箱3內(nèi)黃箱電控系統(tǒng)27和黃箱液控系統(tǒng)28，以及位于水下藍(lán)箱4內(nèi)藍(lán)箱電控系統(tǒng)33和藍(lán)箱液控系統(tǒng)34。水下黃箱3和水下藍(lán)箱4具有相同的結(jié)構(gòu)，互成備份，形成冗余。黃箱電控系統(tǒng)27和藍(lán)箱電控系統(tǒng)33具有相同的結(jié)構(gòu)，黃箱電控系統(tǒng)27和藍(lán)箱電控系統(tǒng)33均通過以太網(wǎng)總線連接到控制參數(shù)綜合處理模塊35、通過控制電纜分別連接到黃箱液控系統(tǒng)28和藍(lán)箱液控系統(tǒng)34內(nèi)的電磁閥、通過信號電纜分別連接到黃箱液控系統(tǒng)28和藍(lán)箱液控系統(tǒng)34內(nèi)壓力、溫度和流量傳感器以及位于閘板防噴器上的振動和位置傳感器。深水防噴器實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)，包括：位于水下黃箱3內(nèi)的黃箱可靠性評估系統(tǒng)23、位于水下藍(lán)箱4內(nèi)的藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)29以及位于中央控制單元17內(nèi)的可靠性參數(shù)綜合處理模塊22；黃箱可靠性評估系統(tǒng)23和藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)29具有相同的結(jié)構(gòu)，與黃箱電控系統(tǒng)27和藍(lán)箱電控系統(tǒng)33完全獨(dú)立；黃箱可靠性評估系統(tǒng)23、藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)29均通過以太網(wǎng)總線連接到可靠性參數(shù)綜合處理模塊22、通過信號電纜連接到黃箱液控系統(tǒng)28內(nèi)的壓力、溫度和流量傳感器以及位于閘板防噴器上的振動和位置傳感器；黃箱可靠性評估系統(tǒng)23，包括黃箱信號處理模塊26、黃箱故障根源分析模塊25和黃箱可靠性計算模塊24；藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)29，包括藍(lán)箱信號處理模塊32、藍(lán)箱故障根源分析模塊31和藍(lán)箱可靠性計算模塊30。當(dāng)深水防噴器系統(tǒng)的振動、位置、壓力、溫度和流量傳感器監(jiān)測的任意一個數(shù)據(jù)發(fā)生變化，且幅值超過3％時，實(shí)時可靠性評估系統(tǒng)自動計算系統(tǒng)實(shí)時可靠性與剩余壽命。下面以黃箱可靠性評估系統(tǒng)23為例，做進(jìn)一步描述。振動、位置、壓力、溫度和流量傳感器采集的數(shù)據(jù)在黃箱信號處理模塊26進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，該處理模塊采用數(shù)字信號處理器DSP開發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的濾波去噪、特征信息提取與維度降低。上述處理后的數(shù)據(jù)在黃箱故障根源分析模塊25進(jìn)行故障根源分析，該分析模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA開發(fā)，采用三層小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和雙層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法進(jìn)行故障根源分析。首先，待分析的數(shù)據(jù)輸入小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層，其次，在小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中間層進(jìn)行識別，然后，輸出層輸出的初步診斷信息，進(jìn)一步輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障征兆層，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)作進(jìn)一步診斷識別，最終，在故障根源層獲得深水防噴器系統(tǒng)各部件的狀態(tài)信息，從而精確定位出故障位置、識別出故障類型。上述狀態(tài)信息在黃箱可靠性計算模塊24進(jìn)行實(shí)時可靠性評估和剩余壽命計算，該評估模塊采用中央處理器CPU開發(fā)，采用馬爾可夫方法進(jìn)行計算。黃箱可靠性評估系統(tǒng)23采用壓力、溫度和流量傳感器數(shù)據(jù)計算的黃箱液控系統(tǒng)28的實(shí)時可靠性和剩余壽命、采用振動和位置傳感器數(shù)據(jù)計算的閘板防噴器系統(tǒng)的實(shí)時可靠性和剩余壽命，以及藍(lán)箱可靠性評估系統(tǒng)29采用壓力、溫度和流量傳感器數(shù)據(jù)計算的藍(lán)箱液控系統(tǒng)34的實(shí)時可靠性和剩余壽命、采用振動和位置傳感器數(shù)據(jù)計算的閘板防噴器系統(tǒng)實(shí)時可靠性和剩余壽命，通過以太網(wǎng)總線傳輸?shù)娇煽啃詤?shù)綜合處理模塊22進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析。該綜合處理模塊采用中央處理器CPU開發(fā)，采用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法，綜合上述閘板防噴器系統(tǒng)、黃箱液控系統(tǒng)28、藍(lán)箱液控系統(tǒng)34的可靠性數(shù)據(jù)，計算出整套深水防噴器系統(tǒng)的實(shí)時可靠性和剩余壽命。上述可靠性數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)總線傳輸?shù)降谝簧衔粰C(jī)19、第二上位機(jī)20和第三上位機(jī)21，鉆井平臺18上的操作人員依據(jù)這些實(shí)時可靠性信息，制定深水防噴器系統(tǒng)的運(yùn)行、維修與維護(hù)策略，可以大大提高防噴器操作的可靠性，從而進(jìn)一步提高海洋石油鉆探開發(fā)的安全性。