一种水下装备环境流速数据探测装置的制作方法

本发明涉及油气安全监测领域，特别涉及一种水下装备环境流速数据探测装置。

背景技术：

海洋油气田水下生产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。其中，钢质跨接管连接采油树出口与海底集输管汇，将油气井产出油气传输至管汇集中处理。钢质跨接管一般材料为碳钢，长度按井口至管汇安装位置约5米至10米长不等，并预制成u型、m型等形状，用以减小海底洋流对悬空跨接管造成的受力影响。

钢质跨接管连接水下采油树与海底集输管汇，将各井产出油气汇集输送至管汇后，再通过海底管道输送至海面处理平台或离岸处理设施。由于海底环境存在海底洋流，跨接管悬跨于采油树和管汇之间，在方向、流速、周期性均不规则的海底洋流作用下，容易产生结构、疲劳失效等问题。目前，工程设计中仅通过在设计阶段通过理论分析其受力情况作出失效评估，采取加厚钢管壁厚、改进钢管材料、优化跨接管布线路径等手段改进跨接管受力情况，延长使用寿命，并无有效手段实时监测跨接管路径上的海底环境洋流流速，并作出实际上的海底环境流速对跨接管服役寿命的影响评估。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水下装备环境流速数据探测装置，实时监测油气田水下生产跨接管海底环境洋流流速，为海面作业人员提供水下生产跨接管服役寿命实际影响评估，保障了油气田水下生产安全。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水下装备环境流速数据探测装置，其特点是，其设置于跨接管外部管壁上，所述跨接管沿路径在管壁上包绕光纤，且两端连接水下采油树和海底集输管汇；

所述的探测装置包括：一壳体；

输入件和输出件，其设置于所述壳体外部，所述的输入件用于连接光纤；

光电检测组件，其设置于所述壳体内部，所述的光电检测处理组件连接于光纤，用于在光纤发射端发送光信号，并检测光纤内部传输的光信号中的布里渊散射信号，得到对应的布里渊散频移信号；

信号采集处理模块，其设置于所述壳体内部，所述信号采集处理模块输入端连接于光电检测组件，用于根据布里渊散频移信号得到跨接管所处海底环境流速参数。

所述的输入件为光缆接头，用以连接所述的光缆。

所述的输出件包括：一电接头插座和与电接头插座相连的电接头。

所述的光电检测组件包括：激光光源、第一耦合器、电光调制模块、第二耦合器和光电检测模块；

所述的激光光源产生的连续信号经第一耦合器分成两部分，一部分经电光调制模块调制成脉冲光信号入射至光纤，另一部分作为参考光信号进入第二耦合器，所述的脉冲光信号入射至光纤后产生背向传输的布里渊散射信号，并传输至第二耦合器，所述参考光信号与背向传输的布里渊散射信号经第二耦合器进入光电检测模块进行相干检测，得到布里渊频移信号。

所述的信号采集处理模块输入端连接于光电检测模块，输出端连接于输出件。

所述的壳体通过管夹固定于跨接管外部管壁上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

通过分布式光纤布里渊散射原理和专用数据探测装置分析海底环境下光纤应力分布，进而根据流体力学原理计算出海底环境流速数据，供油田作业方实时监测并根据实际环境流速数据评估油气田水下生产设施服役寿命，保障了油气田水下生产安全。

附图说明

图1为本发明一种水下装备环境流速数据探测装置安装示意图；

图2为本发明一种水下装备环境流速数据探测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，本发明的水下装备环境流速数据探测装置，安装于海洋油气田水下钢质的跨接管21，由两个管夹23固定于跨接管外部管壁上。跨接管21沿路径在管壁上包绕光纤22，并用防水胶带包覆固定。跨接管21两端分别连接水下采油树11和海底集输管汇12。

如图2所示，所述的探测装置包括：一壳体31，其为耐海水压力壳体，可按设计水深耐受海底静水压力并设置有密封圈防止海水进入；输入件和输出件，其设置于所述壳体外部，所述的输入件用于连接光纤22；光电检测组件，其设置于所述壳体31内部，所述的光电检测处理组件连接于光纤，用于在光纤发射端发送光信号，并检测光纤内部传输的光信号中的布里渊散射信号，得到对应的布里渊散频移信号；信号采集处理模块51，其设置于所述壳体内部，所述信号采集处理模块输入端连接于光电检测组件，用于根据布里渊散频移信号得到跨接管所处海底环境流速参数。

具体地，上述的输入件为光缆接头32，用以连接所述的光缆22，所述的输出件包括：一电接头插座34和与电接头插座相连的电接头33，该电接头插座为水下湿式电接头插座，电接头为水下湿式电接头。

所述装置最终产生的海底环境流速参数经电接头33尾端电缆和电接头14传输至安装于采油树11上的水下控制模块13。最终由水下控制模块外部传输电缆反馈至海面人机处理界面。

所述的光电检测组件包括：激光光源52、第一耦合器53、电光调制模块54、第二耦合器56和光电检测模块55；所述的激光光源产生的连续信号经第一耦合器53分成两部分，一部分经电光调制模块54调制成脉冲光信号2入射至光纤，另一部分作为参考光信号1进入第二耦合器56，所述的脉冲光信号入射至光纤22后产生背向传输的布里渊散射信号3，并传输至第二耦合器56，所述参考光信号与背向传输的布里渊散射信号3经第二耦合器56进入光电检测模块55进行相干检测，得到布里渊频移信号。

所述布里渊频移信号与光纤22所受应力成线性关系，即可计算海底环境洋流沿跨接管21路径上的应力分布情况。根据流体力学流体压力与流速之间的关系即可计算出海底环境流速分布，实现了实时监测水下生产设施跨接管海底环境流速数据。

所述的信号采集处理模块51输入端连接于光电检测模块55，输出端连接于输出件，具体实施例中，信号采集处理模块51输出端连接电接头插座34。

所述的壳体31通过管夹23固定于跨接管外部管壁上。

综上所述，本发明一种水下装备环境流速数据探测装置，实时监测油气田水下生产跨接管海底环境洋流流速，为海面作业人员提供水下生产跨接管服役寿命实际影响评估，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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种水下装备环境流速数据探测装置，其设置于跨接管外部管壁上，跨接管沿路径在管壁上包绕光纤，且两端连接水下采油树和海底集输管汇；探测装置包括：一壳体；输入件和输出件，其设置于壳体外部，输入件用于连接光纤；光电检测组件，其设置于壳体内部，光电检测处理组件连接于光纤，用于在光纤发射端发送光信号，并检测光纤内部传输的光信号中的布里渊散射信号，得到对应的布里渊散频移信号；信号采集处理模块，其设置于所述壳体内部，信号采集处理模块输入端连接于光电检测组件，用于根据布里渊散频移信号得到跨接管所处海底环境流速参数。

技术研发人员：黄河;宋小海
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：2018.11.09
技术公布日：2019.01.29