水下装备震动自动安全关断系统的制作方法

本发明涉及一种水下装备震动自动安全关断系统。

背景技术：

海洋油气田水下生产系统的主要特点是采用湿式水下采油树，多口油井的产出油气经管汇汇集后，通过大口径海底输油管线输送到海面平台或离岸处理设施。系统主要设备包括水下采油树、海底管汇、钢制跨接管、管道终端、输油管道等。所有这些设施都安装座放于海床，并服役至设计使用寿命，一般为25年。因此，对于这些安装于海底的油气生产设施，其在服役过程中，应能承受各种复杂海底海洋环境，并保障油气生产安全。目前，对于地震等极端工况下水下油气生产设施的生产安全，大多数是由海面平台对收集的海况信息进行评估后作出是否关闭水下生产设施的决定。然而，对于地震这一类的自然地质灾害，其发生往往是具有突发性、短时性、甚至强破坏性，现有的控制干预手段不能有效保障水下生产设施的生产安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水下装备震动自动安全关断系统，利用惯性电磁感应原理来检测由于地震等自然灾害造成的震动对于海洋油气田水下生产设施造成的潜在破坏，通过内置信号处理模块对监测接收的信号进行评估分析，进而对水下生产设施上的安全阀进行自动关断，有效保障水下油气生产设施的生产安全，是对现有油气生产安全监测手段的补充加强。

为了达到上述目的，本发明提供一种水下装备震动自动安全关断系统，包含：设置在水下采油树处的水下控制模块、地震监测模块；

所述地震监测模块，进一步包含：

外壳，中间设有底座；

弹簧，一端固定于底座上；

质量块，底部与弹簧的另一端连接；

励磁线圈，通电产生磁场，并在外壳内环绕质量块布置；

导体线圈，连接于质量块表面，在地震时的惯性作用下随质量块移动，以切割励磁线圈产生的磁场磁感线而生成电信号；

信号放大模块，连接导体线圈的引线，接收导体线圈生成的电信号进行逻辑比较处理；

通讯模块，接收信号放大模块经逻辑比较处理得到的信号，经通讯电缆发送给水下控制模块。

可选地，所述水下采油树内还设置有：

主阀及主阀促动器；所述主阀促动器与水下控制模块之间以主阀促动器液压管线连接；

翼阀及翼阀促动器；所述翼阀促动器与水下控制模块之间以翼阀促动器液压管线连接；

所述水下控制模块内部设有电磁阀，接收信号放大模块经逻辑比较处理得到的信号，输出相应的液压动力至主阀促动器和翼阀促动器，对主阀和翼阀进行关断控制。

可选地，所述主阀是5寸闸阀；所述翼阀是另一个5寸闸阀。

可选地，所述导体线圈的两条引线，穿过质量块中心及底座来与所述信号放大模块连接。

可选地，所述地震监测模块的外壳底部密封。

可选地，所述地震监测模块还设有电源模块，为励磁线圈提供直流电源；

所述电源模块通过电源线与水下控制模块连接。

可选地，所述翼阀促动器与水下控制模块之间还设有回油液压管线。

可选地，所述水下控制模块还通过液压动力输入管线、液压回油管线与水下采油树外部的设备连接。

可选地，所述水下装备震动自动安全关断系统固定安装于水下生产设施；

或者，所述水下装备震动自动安全关断系统由水下遥控机器人携带并安装至水下生产设施的基座，并在维护维修时由水下遥控机器人操作回收。

可选地，所述水下采油树安装于海床上。

传统海洋油气生产控制系统，一般对地震灾害不作监测和自动化控制，仅从海面平台按实际情况下达关断指令。因此，可以判断地震发生后，已对水下油气生产设施造成破坏，甚至造成油气泄漏的安全事故。

与之相比，本发明的水下装备震动自动安全关断系统，利用惯性质量块和电磁感应原理测量地震信号幅值；设有整体封装于密闭电子舱内的惯性质量块、导体线圈、外部供电产生稳定磁场的环形励磁线圈、信号放大模块、通讯模块、电源模块等；地震监测模块连接至水下控制模块，由水下控制模块供电，并将通讯信号传输至水下控制模块；水下控制模块输出液压动力至主阀促动器、翼阀促动器，以关闭主阀、翼阀。本发明能够实时监测海底地震并自动控制关断海洋油气田水下生产设施安全阀，以保障油气生产安全，避免油气泄漏及环境污染事故。

附图说明

图1是水下装备震动自动安全关断系统的示意图；

图2是地震检测模块的示意图。

具体实施方式

配合参见图1、图2所示，本发明的水下装备震动自动安全关断系统，安装于海洋油气田水下采油树11，包括主阀12（如5寸闸阀）、翼阀14（如5寸闸阀）；主阀促动器液压管线54，连接于主阀促动器13；翼阀促动器液压管线55，连接于翼阀促动器15；水下控制模块16，安装于水下采油树11，可控制液压动力输入输出、供电、信号通讯等；地震监测模块，设有通讯电缆51、电源线52，分别穿过水下控制模块基座17与水下控制模块16连接；回油液压管线53一端连接翼阀促动器15，另一端穿过水下控制模块基座17与水下控制模块16连接；液压动力输入管线56、液压回油管线57，一端分别穿过水下控制模块基座17与水下控制模块16连接，另一端引出到水下采油树11的外部。

所述地震监测模块进一步包含外壳21，底部密封，防海水进入；中间设有底座22；弹簧26，一端固定于底座22；质量块25，底部与弹簧26另一端连接紧固；导体线圈24，连接于质量块25表面，两条线圈引线穿过质量块25中心，并穿过底座22；励磁线圈23，位于外壳21内壁的上部，且环绕质量块25，可以通电产生磁场；信号放大模块31，连接导体线圈24，将导体线圈24生成的电信号经滤波后放大比较；电源模块32，连接电源线52，为励磁线圈23提供直流电源；通讯模块33，连接通讯电缆51，将信号放大模块31经比较后的信号输出。

地震发生时，海床及安装在海床上的水下采油树同时发生各向振动，质量块25在惯性作用下带动导体线圈24切割由励磁线圈23产生的磁场磁感线，并在导体线圈24中产生电信号，输出至信号放大模块31。信号放大模块包含逻辑比较功能，经与设定阀值比较后，如地震产生的震动幅值超过设定值，则输出电信号至通讯模块33，处理后输出通讯信号至水下控制模块16，驱动水下控制模块16内部电磁阀，最终输出液压动力至主阀促动器13和翼阀促动器15，并关断主阀12和翼阀14，实现海洋油气田水下生产设施的实时震动监测及生产自动关断，保障了生产安全。

本发明描述的水下装备震动自动安全关断系统，可利用螺栓固定安装于水下生产设施，也可利用水下遥控机器人携带并安装至固定于水下生产设施上的基座，并在需要维护、维修时由水下遥控机器人操作回收。

综上所述，本发明可以应用在海洋油气田水下生产设施上进行地震监测，利用惯性电磁感应测量手段，检测地震造成的震动信号，经数字电路滤波放大，并经逻辑控制电路比对分析，发送信号至电磁阀，最终输出液压动力至水下生产设施上的安全阀进行关断操作，实现了实时监测地震并自动进行生产关断，保障了油气田水下生产安全。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。