[发明专利]水下设施的状态监控

说明书

本发明涉及用于监控位于水下设施处的器具状态的方法和用于监控水下设施的部件的状态监控装置。具体地说，本发明可应用于如海底油气开采设施等水下设施。

背景技术

与石油和天然气的开采相关联的海底设备通常被设计为具有高达约三十年的设计使用年限。然而当然地，在这些复杂的设备件中，错误和故障仍然经常发生。恢复故障模块的介入操作可能非常昂贵并且在短时间内执行这些操作的船只的可用性可能受限。并且，设备内的故障可能对环境和个人安全存在潜在危害。

例如，海底设备故障的类型包括：

导电线的绝缘中的电阻击穿和/或导线自身的击穿；

液压和化学系统内的泄漏；

节流阀内的磨损；

阀致动器内的磨损；和

控制电子器件的故障。

当前用于检测这些故障的方法为利用安装于海底设备的传感器测量电气/电子系统、液压系统、化学系统和生产系统内的各种参数。可能存在很多这种部署于海底的传感器。这些测量中的很多可经由位于顶部的控制系统被监控，即：位于陆地上的表面处或者位于船只或平台上的表面处。目前，参数监控使用静定的警报设定点，以向位于控制系统处的操作员报警：出现了指示错误或故障的异常状态。通过简单的实施例，监控系统可被设置为一旦传感器测量到高于设置的预定值的压力，则引发警报。

该方法具有各种关联问题。这些问题包括：

1.尽管操作员熟悉系统的操作，但是操作员可能不擅长设备的运作。因此，由于一旦检测到了异常状态则操作员可能必须联系设备的供应商，因此这可能影响对问题的反应时间。这可能相应地大大地增加问题的解决时间和诊断。

2.由于在低设定点或高设定点处静态警报的性质，担心的故障状态通常已经在该阶段发展成熟。因此，在设备故障之前进行安排维修未必可行。

3.测量系统未考虑流体生成系统内的部件之间的相互作用。

4.测量系统通常产生大量遥测数据，这使得操作员很难了解系统的状况，这是因为一些设备操作比其它设备操作更重要。

5.系统的状态的可视性被限制于训练过的操作员，而对于高级用户可能是不可用的。

本发明的目的是解决上述问题。该目的是通过对与设施部件相关联的感测参数的预期行为进行建模并且利用实际感测值对这些模型进行校正的方式实现的。

因此，本发明允许远程监控海底设备的状态，以提供增强的反馈和异常状态检测。通过对已测量参数进行建模，本发明提供了预警和诊断信息，从而允许开展预防行动或安排维修。

通过使用现有传感器，本发明可由现有海底装置使用，或者可选择地，新的装置可被优化以允许本发明。

本发明存在多个优点。这些优点包括：

a)由于已安排的维修使生产的停机时间减少；

b)减少的无计划介入的成本；

c)具有较少经验的操作员被要求操作系统；

d)较快的响应时间以对情况做出反应；

e)更好的系统性能/状态的可视性；和

f)与其它感兴趣的各方共享数据的能力。

根据本发明的第一方面，一种用于监控位于水下设施处的器具的状态的方法被提供，该方法包括以下步骤：

a)感测与器具相关联的至少一个参数；

b)提供至少一个参数的预期行为的模型；

c)将所感测的参数与所述模型进行比较；和

d)基于所述比较评估器具的状态。

步骤b)、c)和d)优选地是通过利用专家系统被执行的，例如，包含历史数据库的专家系统。该方法可包括以下步骤：给专家系统提供来自于外部源的输入，所述输入被用于增强模型。

步骤a)可包括感测多个参数和/或步骤a)可包括核对与参数相关联的任意警报。每个参数和/或警报可被分配模型内的优先级别。

根据本发明所述的方法可被用于脐带(umbilical)导电体状态的监控。在该情况下，步骤a)可包括感测下述各项中的至少一个：表面LIM的读数、表面输入电压、表面输入电流、水下输入电压、水下输入电流和水下LIM。

根据本发明所述的方法可被用于检测和/或监控液压流体泄漏。在该情况下，步骤a)可包括感测下述各项中的至少一个：阀的启动、设施内的液压流体流量、离开位于表面处的液压流体储存器的液压流体量和设施的控制系统内的一个或多个点处的液压流体压力。

根据本发明所述的方法可被用于检测和/或监控节流阀内的磨损或侵蚀，例如通过包括确定流过节流阀的流速的步骤。流速可通过利用与节流阀相邻的流量计以直接确定通过节流阀的流量的方式被确定，或者流速可通过测量节流阀的入口和出口处的流体的压力特征和温度特征的方式被确定。