水下生产设备声波自动安全关井系统的制作方法

本发明涉及水下生产设备声波自动安全关井，具体涉及到水下生产设备进行油气生产时出现故障或破损时的自动安全关井系统。

背景技术：

随着海洋油气资源开发的不断深入，水下生产设备的需求量日益提高，但是，由于海底环境异常复杂，容易造成水下生产设备的腐蚀和破损，进而引发井喷等安全事故。

水下设备的安全性已经成为一个影响海洋油气开发和安全生产过程中的重要问题，应当引起人们的高度重视。定期检查水下设备的运行状况，及时掌握输油的安全状态，成为海洋油气生产的重要保障措施。

目前国内水下设备的检测与维修工作多由人工完成，海底环境复杂，人工作业往往不能及时发现、解决问题，而一旦发生事故，轻则造成油气泄漏资源浪费，重则引起爆炸，造成重大人员伤亡和环境污染，直接造成巨大的经济损失。

技术实现要素：

本发明考虑到当输油管道发生泄漏时，由于管道内外存在压力差，使得管道内的流体或气体喷射出来形成涡流，涡流会产生震荡变化的声波，因此，本发明意图用一种声波检漏系统来监测水下设备的破损情况，在油气生产中监测到异常声波时进行紧急关井，达到安全生产的目的。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种水下生产设备声波自动安全关井系统，其特征包含：声波检漏系统、自动关井系统；

所述声波检漏系统设置在水下设备或输油管道的外侧，以探测声波震动；

所述自动关井系统与所述声波检漏系统连接，以读取所述声波检漏系统的信息后，识别该信息是不是水下设备或输油管道的泄漏信号，之后实施关井操作，并向外界发出预警信号。

优选地，所述声波检漏系统进一步包含：

声波探测器，探测水下设备的外壳或输油管道的外侧的声波后输出4～20ma模拟信号；

数据处理模块，其输入端与声波探测器的输出端连接，把接收到的信号与水下设备或管道油气泄漏时产生的声波信号进行对比，若等于水下设备或管道油气泄漏时产生的声波信号时发送信号给所述自动关井系统。

优选地，声波探测器和数据处理模块由耐压防水外壳密封包装，且在包装内部填充防水树脂来固定电路。

优选地，所述自动关井系统进一步包含：

逻辑控制模块，其输入端与所述数据处理模块的输出端连接；

所述逻辑控制模块的一输出端向外界发送预警信号；

电磁阀控制单元，其输入端与所述逻辑控制模块的一输出端连接；

电磁阀，与电磁阀控制单元连接，用以关断采油树井口。

优选地，所述声波探测器采用etouch压电薄膜水听器，其包含有4～20ma模拟量输出模块，接收声信号之后输出电信号。

优选地，所述数据处理模块采用swm181dbu6-40芯片，其rom区保存水下设备、管道油气泄漏时产生的声波信号；

swm181dbu6-40芯片输出端通过耐压多芯导线输出信号到所述逻辑控制模块。

优选地，所述逻辑控制模块采用md5675ts101芯片，其内载程序接收数据处理模块输出的信号后启动电磁阀控制单元进行自动安全关井。

本发明在水下设备工作时，通过声波检漏系统，监测管道破损情况，在声波出现异常时启动自动安全关井，以避免安全事故的发生。

附图说明

图1为水下生产设备声波异常自动安全关井系统示意图；

图2为水下设备声波检漏系统安装示意图；

图3为输油管道声波检漏系统安装示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如附图1所示，本发明包含声波检漏系统、自动关井系统；如附图2、附图3所示所述声波检漏系统设置在水下设备或输油管道的外侧，以探测声波震动。

所述声波检漏系统进一步包含：声波探测器，探测水下设备的外壳或输油管道的外侧的声波后输出4～20ma模拟信号；数据处理模块，其输入端与声波探测器的输出端连接，把接收到的信号与水下设备或管道油气泄漏时产生的声波信号进行对比，若等于水下设备或管道油气泄漏时产生的声波信号时发送信号给所述自动关井系统。声波探测器和数据处理模块由耐压防水外壳密封包装，且在包装内部填充防水树脂来固定电路。

所述自动关井系统进一步包含：逻辑控制模块，其输入端与所述数据处理模块的输出端连接；所述逻辑控制模块的一输出端向外界发送预警信号；电磁阀控制单元，其输入端与所述逻辑控制模块的一输出端连接；电磁阀，与电磁阀控制单元连接，用以关断采油树井口。

进一步地，声波探测器：采用etouch压电薄膜水听器，附带4～20ma模拟量输出模块，接收声信号输出、输出电信号。数据处理模块：采用swm181dbu6-40芯片，内载程序能识别接收到的信号并与与事先输入的信号进行对比；数据处理模块输出端可以通过耐压多芯导线输出信号到逻辑控制模块。逻辑控制模块：采用md5675ts101芯片，内载程序能在接收数据处理模块输出的信号后启动电磁阀控制单元进行自动安全关井。逻辑控制模块另附输出端可以向外界发出预警信号。

本发明的工作原理如下：

事先通过实地试验得到水下设备、管道油气泄漏时产生的声波信号并通过4～20ma模拟量输出模块转化成电信号，将该电信号记录并保存于数据处理模块内载芯片的rom区，作为对比信号。声波探测器可以检测水下设备产生的声波，并将接收到的声波信号通过4～20ma模拟量输出模块转换成电信号输入到数据处理模块，数据处理模块内载程序识别并将信号与对比信号进行比对，当出现同类型信号时，输出端通过耐压多芯导线向逻辑控制模块发送电信号。逻辑控制模块接收到电信号后，内载程序开始运行，启动电磁阀控制单元，并向外界发出警报信号。电磁阀控制单元与装在采油树井口的电磁阀相连，启动电磁阀控制单元则可以在无人操作的情况下控制电磁阀安全关井。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是本发明的限制。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。

技术特征：

技术总结
本发明是一种水下生产设备声波自动安全关井系统，包含：声波检漏系统、自动关井系统；所述声波检漏系统设置在水下设备或输油管道的外侧，以探测声波震动；所述自动关井系统与所述声波检漏系统连接，以读取所述声波检漏系统的信息后，识别该信息是不是水下设备或输油管道的泄漏信号，之后实施关井操作，并向外界发出预警信号。本发明在水下设备工作时，通过声波检漏系统，监测管道破损情况，在声波出现异常时启动自动安全关井，以避免安全事故的发生。

技术研发人员：万继平;郝周敏
受保护的技术使用者：美钻深海能源科技研发（上海）有限公司;美钻能源科技（上海）有限公司
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.01.29