專利名稱：閥狀況監測的制作方法
技術領域：
該發明涉及用于監測水下位置設備的操作的方法以及用于水下位置設備的監測
直O
背景技術：
水下裝備(例如海底烴生產井)典型地包括至關重要的部件，這些部件如果故障則將導致相當大的問題。因此監測這樣部件的操作是重要的，這對這樣遠程位置的部件可不是簡單的。例如，控制來自海底源頭的生產流體的流動的必要方法是借助于利用海底樹上裝配的生產控制閥的至少一個閥，其能如要求地開啟或者關閉。一般地，這些閥水壓式操作。已知的傳統的測量這樣閥的位置的方法是借助于使用至少一個壓力換能器，其與閥的水壓源或者返回線路至少其中之一連接。換能器或者每個換能器通常裝配在裝備的歧管處，并且來自換能器的電輸出信號經由臍帶式電纜被傳送至表面處的控制裝置。實際測量的壓力提供閥的開啟或者關閉的狀態的指示，從而能夠從表面來控制該閥。由壓力換能器提供的信息還能實現對閥狀況與性能進行的有限評估，但是這將被各個因素(例如流體溫度、流體氣穴(fluid cavitation)以及其他流體流動效果與漏泄)所影響。最近，已做出努力以通過從海底傳感器產生的信號的評估來提高可適用的信息的范圍以及可靠性，示例是從共同待批的專利申請GB0916421. 1已知的狀況監測系統。目前已經發現，已知的壓力換能器監測設置的使用提供不足以使用狀況監測技術實現設備(比如如上所描述的閥)的完全分析的信息。本發明的目的是提供用于遠程位置設備的監測系統，其提供增強的信息以及可靠性。該目的通過聲或加速度探測設備的使用以導出關于設備狀況的信息來完成。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供用于監測水下位置設備的操作的方法，其包括以下步驟i)提供傳感器，該傳感器包括聲傳感器以及加速計至少其中之一，ii)在設備附近放置該傳感器以實現通過傳感器對由設備操作產生的聲和/或加速度分量的探測，以及iii)根據所探測的分量產生電輸出信號。根據本發明的第二方面，提供用于水下位置設備的監測裝置，其包括用于監測設備的操作的傳感器，該傳感器包括聲傳感器以及加速計的至少一個并且可操作成根據由設備操作產生的聲和/或加速度分量來輸出電信號。以該方式，采用聲傳感器或者加速計，其可被安置在水下主機設施(例如海底井樹)上，并且能夠連續捕獲聲/加速度信號以及關聯的聲/加速度頻譜。這些然后可被轉播至表面位置，在表面位置該數據能與相關設備的已知聲/加速度特性(如，各個閥狀態)相比，并且被用以確定設備的操作的狀態(如，閥的開啟以及關閉)。
該狀況(設備的性能以及降級量)能通過使用模式識別技術來測量，以預測狀況并且推論故障與性能損失的原因。這通過將特性與各個設備狀況的歷史數據以及模型結果相比來完成。該信息能被用以確定執行維護的最適宜的時間并且這將進而減少對執行非預期的修理的停機時間。該數據能與關于控制系統操作的信息結合使用以探測并且監測海底設備的狀況與性能。目前的技術實現海底硬件的監測并且在流體流動的情況下例如可被用以確定閥與阻塞門移動、監測在操作輪廓中的改變、探測在流體流動中的氣穴以及其他流態、探測流體漏泄以及監測在流體管道中的流動。該技術具有對產生可測量的頻譜/加速度的海底設備的一般應用。設備的幾個零件(例如閥與阻塞門)，可參與控制從井的流體流動并且其他裝置(比如高集成管道保護閥)可被監測以確保操作安全。這些的每個以可配備有聲傳感器/加速計，或者備選地單個聲傳感器/加速計可被用以監測設備的多個項目(如，閥/阻塞門)。包括以下的優點可從本發明的實現來產生-潛在故障的早期識別；-在正常操作期間換掉惡化的設備的機會；-計劃外操作的減少；-減少的修理成本與關機時間；-延長的設備壽命；-備件的更好控制，從而減少成本；-損失生產的減少；-提供對于預防性維護系統的有價值的信息的可能性；-流體流動狀況的最優化的實現。
本發明現將參照附圖來說明，其中圖1示意地示出使用聲傳感器的本發明的實施例；以及圖2示意地示出使用加速計的本發明的第二實施例。
具體實施例方式使用聲傳感器的本發明的第一實施例示意地在圖1中示出。此處被監測的設備是位于烴生產井的海底樹上的生產控制閥。對海底生產控制閥2配備聲傳感器(在該示例中為水中聽診器1)，海底生產控制閥2被安置在海底樹3上。通過經由線路5從海底控制模塊(SCM)4接收的操作信號來控制閥2。閥2可水壓式或者電操作。水中聽診器經由電纜7與容置在SCM4中的海底電子模塊(SEM)6電連接。SCM 4與SEM 6與井頭控制系統8通信，井頭控制系統8如本領域已知地經由臍帶式電纜9設置在表面位置(例如在陸上、或者在船或者平臺處)處(本領域中稱為“水上”)。水中聽診器1適合捕獲生產控制閥2的聲特性并且將該數據轉換成關聯的電信號。如本文使用的術語“聲特性”涉及與閥的操作關聯的在一段時段內測量的頻率響應(frequency response)。電信號經由電纜7被傳送至SEM 6。SEM 6進而經由臍帶式電纜9將該電信號傳遞至井頭控制系統8以用于數據分析。在井頭控制系統內實施的數據分析利用模式識別算法以將接收的信號與包含歷史數據的數據庫比較。典型地，歷史數據涉及閥位置以及故障狀況聲特性。通過合適的比較，閥2的位置可被確定。另外，該處理可識別是否存在閥的異常行為，如故障。該處理與來自其他控制系統信息的反饋(例如與在樹上的其他設備或者部件有關的監測信息)結合而實施。圖2示出了本發明的第二實施例，其具有與第一實施例某些類似處并且相似的部件以相同的參考數字指示。然而，在該實施例中用以監測閥操作的傳感器是加速計10，其經由電纜11與SEM 6連接。加速計10能捕獲由閥2的物理致動引起的連續移動信號。由加速計10捕獲的加速度數據可與已知的閥狀態的加速度特性比較并且還可被用以確定閥的開啟與關閉狀態。以上所述的實施例僅是示例性的，并且在本發明的范圍內的其他的可能以及備選對本領域內技術人員將是清楚的。例如，盡管以上所述的示例僅使用單個傳感器，使用不止一個傳感器也是可能的，例如加速計以及聲傳感器可被使用，或者甚至是多個任一類型以及采用任何組合的傳感器。來自個體傳感器的數據可通過井頭控制系統整理，并且被用以提高監測的準確度或者可靠性。而且，另外的傳感器的使用提供一定水平的冗余，使得監測在一個傳感器故障的情況仍可用。監測系統可被用以監測在使用時產生聲輸出或者移動的設備的任何項目。聲傳感器/加速計或者其每一個可位于樹上，而不是在設備的特定項目上。這將使來自多個項目的輸出能被監測。
權利要求
1.一種用于監測水下位置的設備的操作的方法，其包括以下步驟i)提供傳感器，所述傳感器包括聲傳感器以及加速計至少其中之一，ii)在所述設備附近放置所述傳感器以實現所述傳感器對由所述設備的操作產生的聲和/或加速度分量的探測，以及iii)根據所探測的分量產生電輸出信號。
2.用于水下位置設備的監測裝置，包括用于監測所述設備的操作的傳感器，所述傳感器包括聲傳感器以及加速計至少其中之一并且能操作成根據由所述設備的操作產生的聲和/或加速度分量來輸出電信號。
3.如權利要求1或2所述的方法或者裝置，其中所述水下設備位于海底井樹處。
4.如權利要求3所述的方法或者裝置，其中所述傳感器位于所述樹處。
5.如權利要求3所述的方法或者裝置，其中對所述設備配備所述傳感器。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法或者裝置，其中所述設備包括閥。
7.如權利要求6所述的方法或者裝置，其中所述閥包括生產控制閥。
8.如權利要求3-7中任一項所述的方法或者裝置，其中所述傳感器與海底電子模塊連接以用于傳送電輸出信號至所述海底電子模塊。
9.如權利要求1以及3-8中任一項所述的方法，其包括將所述電輸出信號傳送至表面位置以用于處理的步驟。
10.如權利要求1-9中任一項所述的方法或者裝置，其中所述傳感器適合于探測所述設備的聲或者加速度特性。
11.如權利要求1以及3-10中任一項所述的方法，其包括將所述輸出信號與歷史數據庫比較的步驟。
全文摘要
本發明涉及閥狀況監測。一種用于監測水下位置設備的操作的方法，其包括以下步驟i)提供傳感器，該傳感器包括聲傳感器以及加速計至少其中之一，ii)在設備附近放置該傳感器以實現傳感器對由設備的操作產生的聲和/或加速度分量的探測，以及iii)根據所探測的分量產生電輸出信號。
文檔編號E21B33/035GK102383755SQ20111026867
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者S·G·霍利 申請人:韋特柯格雷控制系統有限公司