专利名称：阀状况监测的制作方法
技术领域：
该发明涉及用于监测水下位置设备的操作的方法以及用于水下位置设备的监测
直O
背景技术：
水下装备(例如海底烃生产井)典型地包括至关重要的部件，这些部件如果故障则将导致相当大的问题。因此监测这样部件的操作是重要的，这对这样远程位置的部件可不是简单的。例如，控制来自海底源头的生产流体的流动的必要方法是借助于利用海底树上装配的生产控制阀的至少一个阀，其能如要求地开启或者关闭。一般地，这些阀水压式操作。已知的传统的测量这样阀的位置的方法是借助于使用至少一个压力换能器，其与阀的水压源或者返回线路至少其中之一连接。换能器或者每个换能器通常装配在装备的歧管处，并且来自换能器的电输出信号经由脐带式电缆被传送至表面处的控制装置。实际测量的压力提供阀的开启或者关闭的状态的指示，从而能够从表面来控制该阀。由压力换能器提供的信息还能实现对阀状况与性能进行的有限评估，但是这将被各个因素(例如流体温度、流体气穴(fluid cavitation)以及其他流体流动效果与漏泄)所影响。最近，已做出努力以通过从海底传感器产生的信号的评估来提高可适用的信息的范围以及可靠性，示例是从共同待批的专利申请GB0916421. 1已知的状况监测系统。目前已经发现，已知的压力换能器监测设置的使用提供不足以使用状况监测技术实现设备(比如如上所描述的阀)的完全分析的信息。本发明的目的是提供用于远程位置设备的监测系统，其提供增强的信息以及可靠性。该目的通过声或加速度探测设备的使用以导出关于设备状况的信息来完成。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供用于监测水下位置设备的操作的方法，其包括以下步骤i)提供传感器，该传感器包括声传感器以及加速计至少其中之一，ii)在设备附近放置该传感器以实现通过传感器对由设备操作产生的声和/或加速度分量的探测，以及iii)根据所探测的分量产生电输出信号。根据本发明的第二方面，提供用于水下位置设备的监测装置，其包括用于监测设备的操作的传感器，该传感器包括声传感器以及加速计的至少一个并且可操作成根据由设备操作产生的声和/或加速度分量来输出电信号。以该方式，采用声传感器或者加速计，其可被安置在水下主机设施(例如海底井树)上，并且能够连续捕获声/加速度信号以及关联的声/加速度频谱。这些然后可被转播至表面位置，在表面位置该数据能与相关设备的已知声/加速度特性(如，各个阀状态)相比，并且被用以确定设备的操作的状态(如，阀的开启以及关闭)。
该状况(设备的性能以及降级量)能通过使用模式识别技术来测量，以预测状况并且推论故障与性能损失的原因。这通过将特性与各个设备状况的历史数据以及模型结果相比来完成。该信息能被用以确定执行维护的最适宜的时间并且这将进而减少对执行非预期的修理的停机时间。该数据能与关于控制系统操作的信息结合使用以探测并且监测海底设备的状况与性能。目前的技术实现海底硬件的监测并且在流体流动的情况下例如可被用以确定阀与阻塞门移动、监测在操作轮廓中的改变、探测在流体流动中的气穴以及其他流态、探测流体漏泄以及监测在流体管道中的流动。该技术具有对产生可测量的频谱/加速度的海底设备的一般应用。设备的几个零件(例如阀与阻塞门)，可参与控制从井的流体流动并且其他装置(比如高集成管道保护阀)可被监测以确保操作安全。这些的每个以可配备有声传感器/加速计，或者备选地单个声传感器/加速计可被用以监测设备的多个项目(如，阀/阻塞门)。包括以下的优点可从本发明的实现来产生-潜在故障的早期识别；-在正常操作期间换掉恶化的设备的机会；-计划外操作的减少；-减少的修理成本与关机时间；-延长的设备寿命；-备件的更好控制，从而减少成本；-损失生产的减少；-提供对于预防性维护系统的有价值的信息的可能性；-流体流动状况的最优化的实现。
本发明现将参照附图来说明，其中图1示意地示出使用声传感器的本发明的实施例；以及图2示意地示出使用加速计的本发明的第二实施例。
具体实施例方式使用声传感器的本发明的第一实施例示意地在图1中示出。此处被监测的设备是位于烃生产井的海底树上的生产控制阀。对海底生产控制阀2配备声传感器(在该示例中为水中听诊器1)，海底生产控制阀2被安置在海底树3上。通过经由线路5从海底控制模块(SCM)4接收的操作信号来控制阀2。阀2可水压式或者电操作。水中听诊器经由电缆7与容置在SCM4中的海底电子模块(SEM)6电连接。SCM 4与SEM 6与井头控制系统8通信，井头控制系统8如本领域已知地经由脐带式电缆9设置在表面位置(例如在陆上、或者在船或者平台处)处(本领域中称为“水上”)。水中听诊器1适合捕获生产控制阀2的声特性并且将该数据转换成关联的电信号。如本文使用的术语“声特性”涉及与阀的操作关联的在一段时段内测量的频率响应(frequency response)。电信号经由电缆7被传送至SEM 6。SEM 6进而经由脐带式电缆9将该电信号传递至井头控制系统8以用于数据分析。在井头控制系统内实施的数据分析利用模式识别算法以将接收的信号与包含历史数据的数据库比较。典型地，历史数据涉及阀位置以及故障状况声特性。通过合适的比较，阀2的位置可被确定。另外，该处理可识别是否存在阀的异常行为，如故障。该处理与来自其他控制系统信息的反馈(例如与在树上的其他设备或者部件有关的监测信息)结合而实施。图2示出了本发明的第二实施例，其具有与第一实施例某些类似处并且相似的部件以相同的参考数字指示。然而，在该实施例中用以监测阀操作的传感器是加速计10，其经由电缆11与SEM 6连接。加速计10能捕获由阀2的物理致动引起的连续移动信号。由加速计10捕获的加速度数据可与已知的阀状态的加速度特性比较并且还可被用以确定阀的开启与关闭状态。以上所述的实施例仅是示例性的，并且在本发明的范围内的其他的可能以及备选对本领域内技术人员将是清楚的。例如，尽管以上所述的示例仅使用单个传感器，使用不止一个传感器也是可能的，例如加速计以及声传感器可被使用，或者甚至是多个任一类型以及采用任何组合的传感器。来自个体传感器的数据可通过井头控制系统整理，并且被用以提高监测的准确度或者可靠性。而且，另外的传感器的使用提供一定水平的冗余，使得监测在一个传感器故障的情况仍可用。监测系统可被用以监测在使用时产生声输出或者移动的设备的任何项目。声传感器/加速计或者其每一个可位于树上，而不是在设备的特定项目上。这将使来自多个项目的输出能被监测。
权利要求
1.一种用于监测水下位置的设备的操作的方法，其包括以下步骤i)提供传感器，所述传感器包括声传感器以及加速计至少其中之一，ii)在所述设备附近放置所述传感器以实现所述传感器对由所述设备的操作产生的声和/或加速度分量的探测，以及iii)根据所探测的分量产生电输出信号。
2.用于水下位置设备的监测装置，包括用于监测所述设备的操作的传感器，所述传感器包括声传感器以及加速计至少其中之一并且能操作成根据由所述设备的操作产生的声和/或加速度分量来输出电信号。
3.如权利要求1或2所述的方法或者装置，其中所述水下设备位于海底井树处。
4.如权利要求3所述的方法或者装置，其中所述传感器位于所述树处。
5.如权利要求3所述的方法或者装置，其中对所述设备配备所述传感器。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法或者装置，其中所述设备包括阀。
7.如权利要求6所述的方法或者装置，其中所述阀包括生产控制阀。
8.如权利要求3-7中任一项所述的方法或者装置，其中所述传感器与海底电子模块连接以用于传送电输出信号至所述海底电子模块。
9.如权利要求1以及3-8中任一项所述的方法，其包括将所述电输出信号传送至表面位置以用于处理的步骤。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法或者装置，其中所述传感器适合于探测所述设备的声或者加速度特性。
11.如权利要求1以及3-10中任一项所述的方法，其包括将所述输出信号与历史数据库比较的步骤。
全文摘要
本发明涉及阀状况监测。一种用于监测水下位置设备的操作的方法，其包括以下步骤i)提供传感器，该传感器包括声传感器以及加速计至少其中之一，ii)在设备附近放置该传感器以实现传感器对由设备的操作产生的声和/或加速度分量的探测，以及iii)根据所探测的分量产生电输出信号。
文档编号E21B33/035GK102383755SQ20111026867
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者S·G·霍利 申请人:韦特柯格雷控制系统有限公司