水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，包括：安裝于水下油氣生產(chǎn)設(shè)備、管線、管線連接裝置或水下有動力或無動力可以移動的設(shè)備上，實時采集水下油氣泄漏的水聲特性與差值信號并將上述水聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的聲吶系統(tǒng)；以及接收、處理所述聲吶系統(tǒng)發(fā)送的電信號，當處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時發(fā)出報警信號的報警系統(tǒng)。本實用新型利用水下聲波探測、水下聲電換能、信號分析處理與通訊等技術(shù)，對水下油氣泄漏時不同介質(zhì)的不同壓差、摩擦產(chǎn)生的水聲差值信號進行采集，實現(xiàn)在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)水下油氣泄漏、及時報警，避免水下油氣泄漏造成的海洋重大安全事故發(fā)生和控制災(zāi)害的擴大蔓延。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及水下油氣生產(chǎn)行業(yè)安全監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地，涉及一種水下油 氣泄漏安全監(jiān)控裝置。 水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類對于海洋深水能源開發(fā)活動的不斷擴大，發(fā)生水下井噴及油氣生產(chǎn)泄漏 重大事故的次數(shù)也越來越多。由于水下泄漏原油中含有多種雜質(zhì)，大于海水比重，往往會是 經(jīng)過很多天，甚至數(shù)月的漫長時間，要經(jīng)過海水長時間的蕩滌下，才會逐漸分離出比重小于 的油質(zhì)，浮上水面。當人們能夠發(fā)現(xiàn)泄漏事故發(fā)生時，往往水下已經(jīng)沉積了大量的泄漏與污 染；因此，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，迫切需要設(shè)計一種方案，能夠?qū)崿F(xiàn)及時、盡早發(fā)現(xiàn)水 下(特別是深海）油氣開發(fā)過程中的任何泄漏，盡早采取緊急措施，避免和減小重大泄漏事 故的產(chǎn)生的危害和后果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型提供一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，可解決現(xiàn)有海上油氣生產(chǎn)過程 中因不能及時發(fā)現(xiàn)油氣泄漏造成的污染問題。
[0004] 為了解決上述問題，本實用新型公開了一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，包括：安 裝于水下油氣生產(chǎn)設(shè)備、管線、管線連接裝置或水下有動力或無動力可以移動的設(shè)備上，實 時采集水下油氣泄漏的水聲特性與差值信號并將上述水聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的聲吶系統(tǒng)； 接收、處理所述聲吶系統(tǒng)發(fā)送的電信號，當處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時發(fā)出報警信號的報警 系統(tǒng)。
[0005] 優(yōu)選的，還包括：當收到所述報警系統(tǒng)發(fā)出的報警信號后向執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)發(fā) 出執(zhí)行或控制信號的海上平臺控制系統(tǒng)；控制所述油氣生產(chǎn)設(shè)備緊急關(guān)閉的執(zhí)行機構(gòu)動力 系統(tǒng)。
[0006] 優(yōu)選的，還包括：當收到所述報警系統(tǒng)發(fā)出的報警信號后向所述執(zhí)行機構(gòu)動力系 統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉信號的陸地控制系統(tǒng)。
[0007] 優(yōu)選的，所述聲吶系統(tǒng)具體包括：實時采集水下油氣泄漏的水聲特性差值信號的 聲吶傳感器；對所述聲吶傳感器采集的水聲特性差值信號進行噪聲散射屏蔽的過濾器；對 所述過濾器過濾后的水聲特性與差值信號進行識別并轉(zhuǎn)換為電信號的識別處理器。
[0008] 優(yōu)選的，所述聲吶系統(tǒng)還包括：對所述識別器輸出的電信號進行梯次放大后發(fā)射 到報警系統(tǒng)的信號發(fā)射器。
[0009] 優(yōu)選的，所述報警系統(tǒng)具體包括：接收所述聲吶系統(tǒng)所發(fā)送的電信號或疊加其他 信號采集系統(tǒng)采集的電信號的信號接收器；將所述信號接收器獲得的電信號與預(yù)設(shè)的差值 信號標準值進行比較，判斷上述電信號是否超出標準值范圍的比較器；當所述電信號超出 標準值范圍時發(fā)出報警信號的報警器。
[0010] 優(yōu)選的，所述報警器為數(shù)字顯示儀。 toon] 優(yōu)選的，所述油氣生產(chǎn)設(shè)備包括井下安全閥、井口采油樹和/或油氣管匯系統(tǒng)。
[0012] 優(yōu)選的，所述聲吶系統(tǒng)與所述報警系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)連接。
[0013] 優(yōu)選的，所述海上平臺控制系統(tǒng)與所述執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)連 接；所述陸地控制系統(tǒng)與所述執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)連接。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
[0015] 本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置利用水下聲波探測技術(shù)、水下聲電換能技 術(shù)、水下信號分析處理與通訊等技術(shù)，對水下油氣泄漏時不同介質(zhì)的不同壓差、摩擦產(chǎn)生的 水聲差值信號進行采集，通過換能、放大、分析處理等技術(shù)，實現(xiàn)在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)水下油 氣泄漏、及時報警。
[0016] 在本實用新型進一步的優(yōu)選實施例中，當收到報警信號后，還可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定 或臨時切換，實現(xiàn)及時的自動關(guān)井、或自動切斷輸油輸氣管道的安全閥門，避免水下油氣泄 漏造成的海洋重大安全事故發(fā)生和控制災(zāi)害的擴大蔓延。

【專利附圖】

【附圖說明】 [0017]
[0018] 圖1為本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具 體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0022] 參照圖1，示出了本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，包括聲吶系統(tǒng)1、報警系統(tǒng)2,其中：
[0023] 聲吶系統(tǒng)1安裝于水下油氣生產(chǎn)設(shè)備、管線、管線連接裝置或水下有動力或無動 力可以移動的設(shè)備上，用于實時采集水下油氣泄漏的水聲特性差值信號并將上述水聲信號 轉(zhuǎn)換為電信號；
[0024] 在本優(yōu)選實施例中，水下油氣生產(chǎn)設(shè)備可以是井下安全閥、井口采油樹、或油氣管 匯系統(tǒng)。
[0025] 在本裝置進一步的優(yōu)選實施例中，聲吶系統(tǒng)1具體包括：
[0026] 聲吶傳感器11 :用于實時采集水下油氣泄漏的水聲特性差值信號；
[0027] 過濾器12 :用于對聲吶傳感器11采集的水聲特性差值信號進行噪聲散射屏蔽；
[0028] 識別處理器13 :用于對過濾器12過濾后的水聲特性差值信號進行識別并轉(zhuǎn)換為 電信號；
[0029] 信號發(fā)射器14 :用于對識別器13輸出的電信號進行梯次放大后，發(fā)射至報警系統(tǒng) 2〇
[0030] 報警系統(tǒng)2可以根據(jù)實際需要設(shè)置于海上平臺或陸地控制中心，用于接收、處理 聲吶系統(tǒng)1發(fā)送的電信號，當處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時發(fā)出報警信號。
[0031] 在本裝置進一步的優(yōu)選實施例中，報警系統(tǒng)2具體包括：
[0032] 信號接收器21 :用于接收聲吶系統(tǒng)1所發(fā)送的電信號，或疊加其他信號采集系統(tǒng) 采集的電信號；
[0033] 比較器22 :用于將信號接收器21獲得的電信號與預(yù)設(shè)的差值信號標準值進行比 較，判斷上述電信號是否超出標準值范圍；
[0034] 報警器23 :用于根據(jù)比較器22的輸出結(jié)果發(fā)出報警信號，當上述電信號超出標準 值范圍時，報警器23將發(fā)出報警信號。
[0035] 在本優(yōu)選實施例中，報警器23選用數(shù)字顯示儀。聲吶系統(tǒng)1與報警系統(tǒng)2通過通 訊系統(tǒng)建立連接，優(yōu)選選用無線通訊方式。
[0036] 水下聲波是目前人類已知的唯一能夠在水中遠距離傳播的波動信號，人類利用這 種水聲波動信號已有100多年的歷史。由于水下分子媒介及環(huán)境，先天性的密度較大，可以 發(fā)現(xiàn)與獲得任何預(yù)先設(shè)定的距離不很遙遠的不同特點與不同波形的聲波信號。石油天然氣 介質(zhì)在水下任何一種情況下的泄漏，都會對于先天密度較大的水下媒介環(huán)境產(chǎn)生一定的介 質(zhì)壓差，都會產(chǎn)生一定的"油與水"、或"氣與水"分子之間的阻尼與摩擦；同時，泄漏的動態(tài) 介質(zhì)，還會對于相關(guān)泄漏部位的設(shè)備或管道，產(chǎn)生包括"油與物"、或"氣與物"之間的流體 阻尼與摩擦，由此都會產(chǎn)生一定的聲場線性差值、壓力線性差值，溫度線性差值、光譜線性 差值等等各種明顯的特性差值信號。
[0037] 本優(yōu)選實施例采用"聲吶技術(shù)"，通過對水下油氣泄漏的水聲特性差值信號的實時 探測采集，之后進行噪聲與散射信號的屏蔽過濾，針對過濾后的相關(guān)線性信號進行換能，完 成聲電轉(zhuǎn)換；對轉(zhuǎn)換后的電信號通過梯次放大后，經(jīng)通訊系統(tǒng)發(fā)送至報警系統(tǒng)；報警系統(tǒng) 收到上述電信號后，對聲吶系統(tǒng)實時采集的電信號進行波形分析處理和數(shù)字編碼，在報警 器上進行波形顯示（也可以將收到的電信號與預(yù)設(shè)的標準值服務(wù)進行比較，當上述電信號 超出標準值范圍時才進行報警)，實現(xiàn)實時報警功能。
[0038] 參照圖2,示出了本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第二實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本優(yōu)選實施例中，除上述第一實施例所包括的聲吶系統(tǒng)1和報警系統(tǒng)2之外，還包括 執(zhí)海上平臺控制系統(tǒng)3-1和執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)4,使得報警系統(tǒng)2輸出的信號能夠與各項 執(zhí)行機構(gòu)（如井下安全閥緊急關(guān)閉系統(tǒng)、井口采油樹緊急關(guān)閉系統(tǒng)、油氣管匯緊急關(guān)閉系統(tǒng) 等）的海上平臺控制系統(tǒng)聯(lián)動，可靠地實現(xiàn)安全檢測與控制功能。其中：
[0039] 海上平臺控制系統(tǒng)3-1用于當收到報警系統(tǒng)2發(fā)出的報警信號后向執(zhí)行機構(gòu)動力 系統(tǒng)4發(fā)出關(guān)閉信號；
[0040] 執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)4用于控制井下安全閥、井口采油樹、油氣管匯等油氣生產(chǎn)設(shè) 備緊急關(guān)閉。
[0041] 參照圖3,示出了本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第三實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本優(yōu)選實施例中，除上述第二實施例所包括的聲吶系統(tǒng)1、報警系統(tǒng)2、海上平臺控制 系統(tǒng)3-1和執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)4之外，還包括當收到報警系統(tǒng)2發(fā)出的報警信號后向執(zhí)行 機構(gòu)動力系統(tǒng)4發(fā)出關(guān)閉信號的陸地控制系統(tǒng)3-2,可進一步增加油氣泄漏監(jiān)控裝置的可 靠性，并易于對海上油氣生產(chǎn)的安全性進行管理控制。
[0042] 在上述實施例中，海上平臺控制系統(tǒng)3-1與執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)4之間，以及，陸地 控制系統(tǒng)3-2與執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)4之間通過通訊系統(tǒng)(優(yōu)選選用無線通訊方式）建立連 接；
[0043] 在本實用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置另一實施例中，可針對水下油氣泄漏信 號采取"復(fù)合疊加識別"的技術(shù)方式進行處理，并且具有人工預(yù)先設(shè)定及臨時切換功能，還 可以選擇采取預(yù)先報警、人工確認的安全管理程序，因而不會產(chǎn)生擔心由于誤動作而引起 對油氣生產(chǎn)的影響，可增強水下開發(fā)的"安全與災(zāi)害控制管理"，而不會由此帶來任何的不 良后果?？蓮V泛適用于水下石油天然氣開發(fā)的"鉆井"、"生產(chǎn)"、"集輸"等整個系統(tǒng)工程的 生產(chǎn)安全檢測與監(jiān)控。
[0044] 需要說明的是，上述裝置實施例屬于優(yōu)選實施例，所涉及的單元和模塊并不一定 是本實用新型所必須的。
[0045] 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0046] 以上對本實用新型所提供的一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，進行了詳細介紹， 本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只 是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù) 本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi) 容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，其特征在于，包括： 安裝于水下油氣生產(chǎn)設(shè)備、管線、管線連接裝置或水下有動力或無動力可以移動的設(shè) 備上，實時采集水下油氣泄漏的水聲特性與差值信號并將上述水聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的聲 吶系統(tǒng)； 接收、處理所述聲吶系統(tǒng)發(fā)送的電信號，當處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時發(fā)出報警信號的 報警系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括： 當收到所述報警系統(tǒng)發(fā)出的報警信號后向執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行或控制信號的 海上平臺控制系統(tǒng)； 控制所述油氣生產(chǎn)設(shè)備緊急關(guān)閉的執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括： 當收到所述報警系統(tǒng)發(fā)出的報警信號后向所述執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉信號的陸 地控制系統(tǒng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述聲吶系統(tǒng)具體包括： 實時采集水下油氣泄漏的水聲特性差值信號的聲吶傳感器； 對所述聲吶傳感器采集的水聲特性差值信號進行噪聲散射屏蔽的過濾器； 對所述過濾器過濾后的水聲特性與差值信號進行識別并轉(zhuǎn)換為電信號的識別處理器。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述聲吶系統(tǒng)還包括： 對所述識別器輸出的電信號進行梯次放大后發(fā)射到報警系統(tǒng)的信號發(fā)射器。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述報警系統(tǒng)具體包括： 接收所述聲吶系統(tǒng)所發(fā)送的電信號或疊加其他信號采集系統(tǒng)采集的電信號的信號接 收器； 將所述信號接收器獲得的電信號與預(yù)設(shè)的差值信號標準值進行比較，判斷上述電信號 是否超出標準值范圍的比較器； 當所述電信號超出標準值范圍時發(fā)出報警信號的報警器。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述報警器為數(shù)字顯示儀。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述油氣生產(chǎn)設(shè)備包括井下安全閥、井口采 油樹和/或油氣管匯系統(tǒng)。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述聲吶系統(tǒng)與所述報警系統(tǒng)通過無線通 訊系統(tǒng)連接。
10. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于： 所述海上平臺控制系統(tǒng)與所述執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)連接； 所述陸地控制系統(tǒng)與所述執(zhí)行機構(gòu)動力系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)連接。
【文檔編號】F17D5/02GK203907242SQ201420257764
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】黃河 申請人:黃河