水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)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(dòng)力或無動(dòng)力可以移動(dòng)的設(shè)備上，實(shí)時(shí)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(dāng)處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的報(bào)警系統(tǒng)。本實(shí)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(shí)不同介質(zhì)的不同壓差、摩擦產(chǎn)生的水聲差值信號進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)水下油氣泄漏、及時(shí)報(bào)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(kuò)大蔓延。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)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(dòng)的不斷擴(kuò)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(huì)是 經(jīng)過很多天，甚至數(shù)月的漫長時(shí)間，要經(jīng)過海水長時(shí)間的蕩滌下，才會(huì)逐漸分離出比重小于 的油質(zhì)，浮上水面。當(dāng)人們能夠發(fā)現(xiàn)泄漏事故發(fā)生時(shí)，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(jì)一種方案，能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)、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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)力或無動(dòng)力可以移動(dòng)的設(shè)備上，實(shí) 時(shí)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(dāng)處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的報(bào)警 系統(tǒng)。
[0005] 優(yōu)選的，還包括：當(dāng)收到所述報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信號后向執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)動(dòng)力 系統(tǒng)。
[0006] 優(yōu)選的，還包括：當(dāng)收到所述報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信號后向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行梯次放大后發(fā)射 到報(bào)警系統(tǒng)的信號發(fā)射器。
[0009] 優(yōu)選的，所述報(bào)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(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判斷上述電信號是否超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍的比較器；當(dāng)所述電信號超出 標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的報(bào)警器。
[0010] 優(yōu)選的，所述報(bào)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(bào)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(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 本實(shí)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(shí)不同介質(zhì)的不同壓差、摩擦產(chǎn)生的 水聲差值信號進(jìn)行采集，通過換能、放大、分析處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)水下油 氣泄漏、及時(shí)報(bào)警。
[0016] 在本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)收到報(bào)警信號后，還可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定 或臨時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的自動(dòng)關(guān)井、或自動(dòng)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(kuò)大蔓延。

【專利附圖】

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

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022] 參照圖1，示出了本實(shí)用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，包括聲吶系統(tǒng)1、報(bào)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(dòng)力或無動(dòng) 力可以移動(dòng)的設(shè)備上，用于實(shí)時(shí)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(shí)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(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，聲吶系統(tǒng)1具體包括：
[0026] 聲吶傳感器11 :用于實(shí)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行梯次放大后，發(fā)射至報(bào)警系統(tǒng) 2〇
[0030] 報(bào)警系統(tǒng)2可以根據(jù)實(shí)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(dāng)處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。
[0031] 在本裝置進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，報(bào)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(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比 較，判斷上述電信號是否超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍；
[0034] 報(bào)警器23 :用于根據(jù)比較器22的輸出結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號，當(dāng)上述電信號超出標(biāo)準(zhǔn) 值范圍時(shí)，報(bào)警器23將發(fā)出報(bào)警信號。
[0035] 在本優(yōu)選實(shí)施例中，報(bào)警器23選用數(shù)字顯示儀。聲吶系統(tǒng)1與報(bào)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(yuǎn)距離傳播的波動(dòng)信號，人類利用這 種水聲波動(dòng)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(yuǎn)的不同特點(diǎn)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(huì)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(huì)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(shí)，泄漏的動(dòng)態(tài) 介質(zhì)，還會(huì)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(huì)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(shí)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(shí)時(shí) 探測采集，之后進(jìn)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(jìn)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(bào)警系統(tǒng)；報(bào)警系統(tǒng) 收到上述電信號后，對聲吶系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的電信號進(jìn)行波形分析處理和數(shù)字編碼，在報(bào)警 器上進(jìn)行波形顯示（也可以將收到的電信號與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值服務(wù)進(jìn)行比較，當(dāng)上述電信號 超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí)才進(jìn)行報(bào)警)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能。
[0038] 參照圖2,示出了本實(shí)用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本優(yōu)選實(shí)施例中，除上述第一實(shí)施例所包括的聲吶系統(tǒng)1和報(bào)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(jī)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)4,使得報(bào)警系統(tǒng)2輸出的信號能夠與各項(xiàng) 執(zhí)行機(jī)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(dòng)，可靠地實(shí)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(dāng)收到報(bào)警系統(tǒng)2發(fā)出的報(bào)警信號后向執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力 系統(tǒng)4發(fā)出關(guān)閉信號；
[0040] 執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本優(yōu)選實(shí)施例中，除上述第二實(shí)施例所包括的聲吶系統(tǒng)1、報(bào)警系統(tǒng)2、海上平臺控制 系統(tǒng)3-1和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)4之外，還包括當(dāng)收到報(bào)警系統(tǒng)2發(fā)出的報(bào)警信號后向執(zhí)行 機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jìn)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(jìn)行管理控制。
[0042] 在上述實(shí)施例中，海上平臺控制系統(tǒng)3-1與執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)4之間，以及，陸地 控制系統(tǒng)3-2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)用新型水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置另一實(shí)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(jìn)行處理，并且具有人工預(yù)先設(shè)定及臨時(shí)切換功能，還 可以選擇采取預(yù)先報(bào)警、人工確認(rèn)的安全管理程序，因而不會(huì)產(chǎn)生擔(dān)心由于誤動(dòng)作而引起 對油氣生產(chǎn)的影響，可增強(qiáng)水下開發(fā)的"安全與災(zāi)害控制管理"，而不會(huì)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(gè)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(shí)施例屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的單元和模塊并不一定 是本實(shí)用新型所必須的。
[0045] 本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與 其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0046] 以上對本實(shí)用新型所提供的一種水下油氣泄漏安全監(jiān)控裝置，進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只 是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù) 本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)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(shí)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(dòng)力或無動(dòng)力可以移動(dòng)的設(shè) 備上，實(shí)時(shí)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(dāng)處理結(jié)果超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的 報(bào)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(dāng)收到所述報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信號后向執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)動(dòng)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(dāng)收到所述報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信號后向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行梯次放大后發(fā)射到報(bào)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(bào)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(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判斷上述電信號 是否超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍的比較器； 當(dāng)所述電信號超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的報(bào)警器。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述報(bào)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(bào)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(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)動(dòng)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