专利名称：监测海底烃生产控制系统的操作的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测海底烃生产控制系统的操作。
背景技术：
在海底油井和气井的生产控制系统的设计中采用了关闭原理，以确保针对因异常操作条件、烃意外释放或其它事故可造成的后果保护人员、环境和设备。这通常需要包含在系统中内置的生产关闭和紧急关闭机制，以使系统因故障而进入(fail to)安全状况。在这方面，随时知道所有海底阀门及其起动器(构成生产控制系统的组成部分) 的状态很重要，特别是在已发生故障安全(fail-safe)关闭之后。但是，可能会出现此信息不可用并且其中此知识对于消除问题(例如井或管道溢油)至关重要的情况。最近墨西哥湾的事件证明了这一需要。因海底故障(其中无法使用现有系统功能性获得相关状态信息)导致的故障安全关闭的示例是在井采油树与配电和保护模块(PDPM)之间出现的那些，配电和保护模块安装在海底并且是与采油树的主要海底接口，提供电力、水力和通信到每个采油树。此类故障包括采油树与I3DPM之间的通信故障；采油树与I3DPM之间的电力线故障；采油树与I3DPM之间的水力线故障；以及以上三种故障的组合。可能存在其它情况。任何这些链路中的故障将导致甲板上有关阀门状态的信息不可用。在所有这些情况中，流量控制阀和保护阀进入故障安全状况，但是因为关心的采油树与roPM之间无法通信，因此无法检验阀门的实际状态。克服这一障碍的方法将极大提高烃生产控制系统的功能安全。作为现有技术，可提及WO 2009/122168 ;因特网文章“To the lastdrop”，第 63-66 页，XP002532134(www. abb. com/abbreview) ；W02005/078233 ；US 2006/0159524A1 ； US 2003/0098799A1 ；US2004/0124994A1 ;US-A_6798338 ;GB-A_2377131 ；W0 2006/134331 ； GB-A-2163029 ;以及 Ram Somaraju 等人的“Frequency, Temperature andSalinity Variation of the Permittivity of Seawater”，Vol. 54，No. 11，2006 年 11 月，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,IEEEE ServiceCenter,Piscataway,NJ,US, 第 3441-3448 页，XP011150333 ISSN :0018_926X。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种监测海底烃生产控制系统的操作的方法，该方法包括监测系统的至少一个海底装置，并且如果装置因故障而进入故障安全状况，以无线方式发送该情况的指示。
根据本发明的另一个方面，提供一种海底烃生产控制系统，其中包含用于监测系统的至少一个海底装置的部件以及用于在装置因故障而进入故障安全状况时以无线方式发送该情况的指示的部件。通常，所述指示发送到故障安全监测单元，它可以是海底单元。通常，此类海底单元处于海底配电和保护模块中。通常，至少一个装置包含阀门和用于阀门的起动机制的至少一个。可从位于与装置关联的系统的树处的故障安全监测部件发送该指示。通常，系统具有至少一个另外的此类树，如果与系统关联的装置因故障而进入故障安全状况，则以无线方式从另外的树的故障安全监测部件发送该效果的指示。下文描述的本发明的一实施例需要包括采油树上的单独的、独立的、专用的健康监测模块，用于监测采油树和井口上安装的所有起动器和阀门的状态。系统具有其自身的专用海底无线通信链路，该链路能够传送信息到roPM和其它采油树上的无线接收系统。因此，在普通通信链路出现故障时，该无线信道可用。该模块配备有其自身的电池备份以在电源故障的情况下提供电力。该模块位于安装在采油树中的海底控制模块(SCM)中的普通处理和控制设备邻近，并且通过提供对起动器和阀门状态的额外确认，还可以用于增强SCM 中的故障安全决策过程。如果应该发生关闭，但是未接收装置已进入故障安全状况的指示， 则这是有问题的指示。通过添加一些智能(intelligence)以处理与故障安全状况有关的重要数据，该模块还可以构成普通决策过程的组成部分。添加该模块还为系统添加冗余。
图I是本发明的一实施例的示意图；以及图2是可对图I做出的修改的框图。
具体实施例方式图I示出本发明的一个实现。在常规生产控制系统中，安装在甲板上的主控制站 (MCS) I提供与海底设备的操作员接口并显示多种设备和传感器信息的当前状态，使操作员能够控制系统。MCSl整理数据，例如整个油田范围内所有海底阀门的操作状态和与生产流体的状态有关的数据。MCSl与安装在海底的配电和保护模块(PDPM) 2接口，它在线路3上馈送电力，在线路4上馈送水力，并在线路5上馈送通信到多个采油树6，图中仅示出两个 (A和B)采油树。每个采油树6包括海底控制模块(SCM) 7，它通过提供水力以起动安装在采油树和井口上的阀门来控制所有采油树过程。它还从安装在采油树和井口上的传感器接收过程仪表信号。这些信号在包含于SCM7内的海底电子模块(SEM)8中接收和处理，并经由系统通信链路传送到I3DPM 2，然后传送到甲板上。采油树6与TOPM 2之间的通信链路故障将导致没有来自该树的可用阀门和其它状态数据。根据本发明的实施例，每个树6上有专用的故障安全监测模块9，该模块提供有关阀门及其起动机制的健康的数据。模块9包括其自身的接口、信号调节和处理并具有其自
4身的专用传感器。备份电池10是内置的，以便该模块在出现电力故障时仍可操作。模块9 的健康监测会构成普通设备状况监测检查的组成部分并且电池将保持从普通电源充电。生产控制系统配备有其自身的海底无线通信布置以与roPM 2通信，以便在普通通信信道(铜线、电力通信或光纤)出现故障时，它有备选的独立通信链路。更具体地说， 在每个树6，有用于将数据发送到TOPM 2的RF天线12并随后发送到roPM 2中的故障安全监测单元13的RF天线11。因此，整体生产井综合体中的每个采油树6具有其自身的SCM 7和带海底无线链路14的故障安全监测模块9。这使各个采油树能够与I3DPM通信及互相通信，为阀门和其它状态信息提供到达甲板的备选路由。图2示出一种配置的示例，其中故障安全监测模块9及其故障安全监测(FSM)专用传感器封装15连同SEM 8及其传感器封装16 —起使用。在馈送SEM 8的传感器信号导致它触发故障安全机制时，可对来自故障安全监测模块9的输出进行检查以查看这是否也因为来自其专用传感器封装的数据触发了故障安全机制。如果SEM和故障安全监测系统中的任一个或两个均决定触发故障安全机制，故障安全机制得以执行。这还为系统添加了冗余。使用发明的优点本发明可利用构成最新烃生产控制系统的组成部分的甲板与海底设备之间的无线通信系统。无需依赖使用电力通信技术或独立连线的通信线缆的硬连线通信系统。海底状态信息的可用性可提供故障安全状况的即时确认，并针对发展中的状况实现快速响应。针对危险状况的快速响应可拯救生命，极大减少环境污染，并由此减少整顿所出现状况的成本。
权利要求
1.一种监测海底烃生产控制系统的操作的方法，所述方法包括监测所述系统的至少一个海底装置，并且如果所述装置因故障而进入故障安全状况，则以无线方式发送该情况的指示。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述指示发送给故障安全监测单元。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述单元是海底单元。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述海底单元位于海底配电和保护模块中。
5.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个装置包含阀门和用于阀门的起动机制中的至少一个。
6.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述指示从位于与装置关联的、所述系统的树处的故障安全监测部件发送。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述系统具有至少一个另外的此类树，如果与所述系统关联的装置因故障而进入故障安全状况，则以无线方式从所述另外的树的故障安全监测部件发送该效果的指示。
8.一种海底烃生产控制系统，包含用于监测所述系统的至少一个海底装置的部件以及用于在所述装置因故障而进入故障安全状况时以无线方式发送该情况的指示的部件。
9.如权利要求8所述的系统，其中，在所述系统的使用中，所述指示发送给所述系统的故障安全监测单元。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述单元是海底单元。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述海底单元位于海底配电和保护模块中。
12.如权利要求8至11中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个装置包含阀门或用于阀门的起动机制中的至少一个。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的系统，其中，在所述系统的使用中，所述指示从与所述装置关联的系统的树处的故障安全监测部件发送。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统具有至少一个另外的此类树，如果与所述系统关联的装置因故障而进入故障安全状况，则以无线方式从所述另外的树的故障安全监测部件发送该效果的指示。
全文摘要
本发明名称为“监测海底烃生产控制系统的操作”。一种监测海底烃生产控制系统的操作的方法，包括监测系统的至少一个海底装置，并且如果该装置因故障而进入故障安全状况，则以无线方式发送该情况的指示。
文档编号G05B19/418GK102591274SQ201210014169
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者G·古迪瓦达, N·昆查库里 申请人:韦特柯格雷控制系统有限公司