軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法
【專利摘要】一種軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，采用以下步驟：一：在系泊剛架與系泊腿的連接點(diǎn)處布置數(shù)個(gè)加速度傳感器，在系泊腿上布置數(shù)個(gè)傾角儀；二：觀察加速度傳感器和傾角儀的數(shù)據(jù)變化，選取海況平靜的天氣窗口和時(shí)間窗口，并獲取該時(shí)間段內(nèi)的加速度和傾角數(shù)據(jù)；三：對(duì)獲取的該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，驗(yàn)證是否滿足標(biāo)定準(zhǔn)則的要求，如果滿足標(biāo)定準(zhǔn)則要求則進(jìn)入下一步，如果不滿足，則重重復(fù)一和二；四：利用第二步得到的海況平靜的時(shí)間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)力檢測(cè)裝置進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。本發(fā)明不需要進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)施的解脫和回接，就能夠準(zhǔn)確地確定應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置受力的零點(diǎn)位置，解決了應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位安裝問(wèn)題；保證應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的有效性。
【專利說(shuō)明】軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及浮式儲(chǔ)油輪，尤其涉及一種軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，屬于海洋石油工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)(沖如)是集油氣處理、儲(chǔ)油、卸油、生活、發(fā)電等為一體的海上油氣開(kāi)采裝置，被廣泛的應(yīng)用于海上油氣田開(kāi)發(fā)中。
[0003]海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的作業(yè)水深可由10-2000米不等，適應(yīng)海況能力可達(dá)50—100年一遇的環(huán)境條件或更高，在水深較淺的渤海地區(qū)及海況惡劣的中國(guó)南海均可采用。
[0004]在海上油氣田開(kāi)發(fā)中，海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)需借助系泊設(shè)施定位于固定海域，才能進(jìn)行長(zhǎng)期的海上油氣開(kāi)采作業(yè)。海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)不同于常規(guī)運(yùn)輸船舶的拋錨定位，它需要抵抗一定條件的環(huán)境力。由于海上系泊長(zhǎng)達(dá)十幾至二十年的時(shí)間，其不僅需要與其他海上平臺(tái)之間能夠保持井流，電力和通信的傳輸；而且，還需要保證在一定海況下的連續(xù)安全生產(chǎn)，在海況條件不滿足安全生產(chǎn)要求時(shí)，能夠停止生產(chǎn)作業(yè)甚至臨時(shí)解脫。
[0005]近些年來(lái)，由于極端海況條件頻繁出現(xiàn)，給海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大地威脅，一旦發(fā)生事故，輕則造成生產(chǎn)設(shè)施損壞，重則造成泄漏油事故，進(jìn)而造成環(huán)境災(zāi)難。因此，很有必要在海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油設(shè)施的系泊系統(tǒng)上安裝應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置。應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置主要是由光纖光柵應(yīng)力傳感器，通訊光纖和解調(diào)儀連接組成。應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置安裝時(shí)，需要對(duì)傳感器的零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，理論上標(biāo)定過(guò)程應(yīng)該在系泊系統(tǒng)陸上完工后進(jìn)行，此時(shí)，可以計(jì)入安裝時(shí)的預(yù)張力以及結(jié)構(gòu)自重的影響，也就是說(shuō)，其在標(biāo)定時(shí)，整個(gè)單點(diǎn)與船體系統(tǒng)需要處于近似的靜止?fàn)顟B(tài)。但是，對(duì)于一些已經(jīng)投產(chǎn)的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)，由于整個(gè)系統(tǒng)在海上受到的風(fēng)浪流等環(huán)境作用是持續(xù)的過(guò)程，其已經(jīng)處于環(huán)境力的作用中，理想的絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此，難以確定受力的零點(diǎn)，而如果為安裝應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置而進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)施的解脫和回接，不僅會(huì)給生產(chǎn)儲(chǔ)油造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且，還存在潛在風(fēng)險(xiǎn)因此需要開(kāi)發(fā)一套方案對(duì)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行在位標(biāo)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，其不需要進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)施的解脫和回接，就能夠準(zhǔn)確地確定應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置受力的零點(diǎn)位置，解決了應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位安裝問(wèn)題；不僅能夠?qū)μ幱谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，保證應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的有效性；而且，大大提高了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的安全性。
[0007]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，其特征在于:采用以下步驟:
[0009]第一步:在系泊剛架與系泊腿的連接點(diǎn)處布置數(shù)個(gè)加速度傳感器，在系泊腿上布置數(shù)個(gè)傾角儀；
[0010]第二步:觀察加速度傳感器和傾角儀的數(shù)據(jù)變化，選取海況平靜的天氣窗口和時(shí)間窗口，并獲取該時(shí)間段內(nèi)的加速度和傾角數(shù)據(jù)；
[0011]第三步:對(duì)獲取的該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以驗(yàn)證是否滿足標(biāo)定準(zhǔn)則的要求，如果滿足標(biāo)定準(zhǔn)則要求則進(jìn)入下一步，如果不滿足，則重重復(fù)第一步和第二步；
[0012]第四步:利用第二步得到的海況平靜的時(shí)間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)力檢測(cè)裝置進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。
[0013]所述第二步中，加速度和傾角數(shù)據(jù)的獲取，應(yīng)盡量在壓載艙壓載或滿載的情況下進(jìn)行。
[0014]標(biāo)定參數(shù)及標(biāo)定準(zhǔn)則如下:
[0015]一.系泊剛架與系泊腿連接點(diǎn)處的加速度，應(yīng)盡量接近于零；且加速度接受的范圍按照如下原則確定:由該加速度引起的慣性力，不應(yīng)超過(guò)系泊腿上靜平衡狀態(tài)拉力的1% ；
[0016]二.系泊腿和鉛垂線方向的夾角統(tǒng)計(jì)值需要滿足:平均值€0.01° ；標(biāo)準(zhǔn)差彡 0.05° ；
[0017]三.統(tǒng)計(jì)時(shí)間的區(qū)間應(yīng)該足夠大，以保證足夠多的數(shù)據(jù)樣本，樣本的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)應(yīng)大于100。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，其不需要進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)施的解脫和回接，就能夠準(zhǔn)確地確定應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置受力的零點(diǎn)位置，解決了應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位安裝問(wèn)題；不僅能夠?qū)μ幱谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，保證應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的有效性；而且，大大提高了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的安全性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置布置位置示意圖。圖中主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0020]1.系泊剛架、2.系泊腿、3.萬(wàn)向節(jié)、4.系泊臂、5.單點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，系泊剛架1剛性固定在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的艏部，并與系泊腿2的一端相連，系泊腿2的另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)3連接在在系泊臂4上；其中，系泊腿2在系泊臂4的帶動(dòng)下，隨著萬(wàn)向節(jié)3的作橫向擺動(dòng)。
[0022]軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置在標(biāo)定時(shí)，整個(gè)單點(diǎn)5與船體系統(tǒng)需要處于近似的靜止?fàn)顟B(tài)，由于整個(gè)系統(tǒng)在海上受到的風(fēng)浪流等環(huán)境作用是持續(xù)的過(guò)程，理想的絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此，需要制定相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，以確定可以接受的誤差極限，盡可能的去除環(huán)境動(dòng)態(tài)因素帶來(lái)的影響。動(dòng)態(tài)因素主要包括:船體運(yùn)動(dòng)的加速度、系泊腿的加速度、系泊臂的加速度。其中，船體質(zhì)量最大，其運(yùn)動(dòng)加速度產(chǎn)生的慣性力也是最大的，是動(dòng)態(tài)因素中最主要的一個(gè)。除需要將加速度限定到一定范圍外，還需要考慮結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位移。如系泊腿2與鉛垂線之間的夾角的運(yùn)動(dòng)幅度也需要進(jìn)行限制。其次，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)處于持續(xù)的運(yùn)動(dòng)中，所以，所有參數(shù)都是一個(gè)持續(xù)的變化過(guò)程，其時(shí)歷為隨機(jī)過(guò)程。若在這個(gè)過(guò)程中，找到某個(gè)時(shí)刻，使待考察的所有參數(shù)均處于給定的區(qū)間內(nèi)，幾乎是不可能的，更可行的做法是，選取一個(gè)時(shí)間段，對(duì)每個(gè)參數(shù)在該時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確保其統(tǒng)計(jì)值(均值和標(biāo)準(zhǔn)差)滿足給定的要求。
[0023]由以上說(shuō)明，本發(fā)明選定標(biāo)定參數(shù)及標(biāo)定準(zhǔn)則如下:
[0024]1.加速度
[0025]系泊剛架1與系泊腿2連接點(diǎn)處的加速度，應(yīng)盡量接近于零，其可接受的范圍按照如下原則確定:由該加速度引起的慣性力，不應(yīng)超過(guò)系泊腿上靜平衡狀態(tài)拉力的1%。
[0026]2.傾角
[0027]系泊腿2和鉛垂線方向的夾角統(tǒng)計(jì)值需要滿足:
[0028]平均值彡0.01。；
[0029]標(biāo)準(zhǔn)差彡0.05。；
[0030]3.統(tǒng)計(jì)時(shí)長(zhǎng)
[0031]統(tǒng)計(jì)時(shí)間的區(qū)間應(yīng)該盡可能取得大一些，以保證足夠多的數(shù)據(jù)樣本，樣本的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)應(yīng)大于100，例如，采樣頻率為1取，則時(shí)長(zhǎng)至少為100秒。
[0032]本發(fā)明的具體操作步驟如下:
[0033]第一步:在系泊剛架1與系泊腿2的連接點(diǎn)處布置數(shù)個(gè)加速度傳感器，在系泊腿2上布置數(shù)個(gè)傾角儀；
[0034]第二步:觀察加速度傳感器和傾角儀的數(shù)據(jù)變化，選取海況平靜的天氣窗口和時(shí)間窗口，并獲取該時(shí)間段內(nèi)的加速度和傾角數(shù)據(jù)；
[0035]第三步:對(duì)獲取的該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以驗(yàn)證是否滿足標(biāo)定準(zhǔn)則的要求，如果滿足標(biāo)定準(zhǔn)則要求則進(jìn)入下一步，如果不滿足，則重重復(fù)第一步和第二步；
[0036]第四步:利用第二步得到的海況平靜的時(shí)間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)力檢測(cè)裝置進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。
[0037]如有必要，應(yīng)對(duì)標(biāo)定工作進(jìn)行長(zhǎng)期的跟蹤和記錄。
[0038]上述標(biāo)定工作應(yīng)盡量在壓載艙壓載或滿載的情況下進(jìn)行。
[0039]上述傳感器、傾角儀為現(xiàn)有技術(shù)，未作說(shuō)明的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0040]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，其特征在于:采用以下步驟: 第一步:在系泊剛架與系泊腿的連接點(diǎn)處布置數(shù)個(gè)加速度傳感器，在系泊腿上布置數(shù)個(gè)傾角儀； 第二步:觀察加速度傳感器和傾角儀的數(shù)據(jù)變化，選取海況平靜的天氣窗口和時(shí)間窗口，并獲取該時(shí)間段內(nèi)的加速度和傾角數(shù)據(jù)； 第三步:對(duì)獲取的該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以驗(yàn)證是否滿足標(biāo)定準(zhǔn)則的要求，如果滿足標(biāo)定準(zhǔn)則要求則進(jìn)入下一步，如果不滿足，則重重復(fù)第一步和第二步；第四步:利用第二步得到的海況平靜的時(shí)間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)力檢測(cè)裝置進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，其特征在于:所述第二步中，加速度和傾角數(shù)據(jù)的獲取，應(yīng)盡量在壓載艙壓載或滿載的情況下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟鋼臂式系泊系統(tǒng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的在位標(biāo)定方法，其特征在于:標(biāo)定參數(shù)及標(biāo)定準(zhǔn)則如下: 一.系泊剛架與系泊腿連接點(diǎn)處的加速度，應(yīng)盡量接近于零；且加速度接受的范圍按照如下原則確定:由該加速度引起的慣性力，不應(yīng)超過(guò)系泊腿上靜平衡狀態(tài)拉力的1% ; 二.系泊腿和鉛垂線方向的夾角統(tǒng)計(jì)值需要滿足:平均值< 0.01° ;標(biāo)準(zhǔn)差< 0.05° ; 三.統(tǒng)計(jì)時(shí)間的區(qū)間應(yīng)該足夠大，以保證足夠多的數(shù)據(jù)樣本，樣本的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)應(yīng)大于100。
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK104483064SQ201410837316
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】楊小龍, 蔡元浪, 宋安科, 李俊汲, 李潔, 劉波, 喻龍, 陳淵明, 劉儉飛, 吳博識(shí), 王樹(shù)達(dá), 石長(zhǎng)印 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司