一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统的制作方法

本发明涉及监控系统，特别涉及一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统。

背景技术：

深水油气田采用水下采油树、集输管汇、海底管道等生产设施将井底产出原油气传输至海面储油平台或离岸处理设施。深水层如1500米以上水深环境下，海水温度通常在5℃左右，某些海洋区域可达2℃。海洋油气田生产的各类水下设施内部温度将逐渐与环境温度接近。而原油普遍凝点高，低温流动性差，若内部压力不变，在较低温度下会逐渐形成积蜡、水合物等。其在管壁上不断沉积，减小管路内的有效流通面积，增加管壁的粗糙度，进一步降低管路的输送能力。严重时甚至会完全堵塞管路内部，造成生产安全事故。目前，油气田生产过程中一般采取注入化学药剂来抑制、消除管路内部可能产生的油气凝析物，或者集中进行油田清管作业以清理内部堵塞。上述方法均不能主动监测海底跨接管内部油气流动状态，且清管作业需按油气田生产情况统筹安排，并不能实时采取控制缓解措施。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统，实时监测海底跨接管内部油气流量变化，并与系统设定生产流量范围比对，若流量显著减小，则发送报警信号至海面作业平台人机操作界面，并启动加热包覆在海底跨接管管壁的电阻丝，使管路内部原油凝析物在温度升高后转换为可流动油气，恢复海底跨接管的油气输送能力，保障深水油气田水下生产设施的生产效率。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统，设置于连接水下采油树和海底集输管汇的海底跨接管上，油气流动方向为从水下采油树流经海底跨接管，至海底集输管汇，包括：

油气流量检测模块，其设置于海底跨接管下游的近海底集输管汇端，用于采集海底跨接管内下游端的油气流量；

加热器，其包覆在海底跨接管的表面；

监控模块，其输入端连接于油气流量检测模块，输出端连接于加热器，用于检测到当前海底跨接管内下游端的油气流量低于预设值时，控制加热器对海底跨接管加热。

所述的油气流量检测模块包括：超声发射探头和超声接收探头，所述的超声发射探头和超声接收探头对向设置于海底跨接管管壁两侧。

所述的监控模块包括：

电热控制模块，其输出端连接于加热器；

信号采集模块，所述的信号采集模块输入端连接于油气流量检测模块输出端，输出端连接于电热控制模块，用于分析处理接收到的油气流量检测模块采集的油气流量信号，当海底跨接管内下游端的油气流量低于预设值时，发送加热信号给电热控制模块，所述的电热控制模块控制加热器对海底跨接管加热。

所述的监控模块还包括：

电源模块，用于给所述的监控模块供电；

变压器，其与所述的电源模块相连，用于调节电热控制模块和加热器工作所需电压；

通讯模块，其连接于电热控制模块和信号采集模块，用于输出油气流量信号及电热控制模块触发加热模块的启动信号。

还包括一人机交互单元，其与通讯模块相连，用于接收油气流量信号及电热控制模块触发加热模块的启动信号，并根据当前的油田生产状况，进行对应的操作。

所述的海底跨接管外部还设有一保温层，所述保温层包裹住加热模块。

所述的加热模块为电阻丝。

所述的监控模块连接一水下电液分配单元。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明结构简单，系统稳定，可准确检测跨接管内部油气流量变化，并控制加热钢质管路，避免深水环境下因环境温度较低造成海底跨接管内部油气凝析形成堵塞，进而造成生产油气流量损失，保障跨接管内油气流动，在油气田服役寿命内可显著提高油气生产效率。

2、实时监测海底跨接管内部油气流量变化，并与系统设定生产流量范围比对，若流量显著减小，则发送报警信号至海面作业平台人机操作界面。

附图说明

图1为本发明一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统结构示意图；

图2为监控模块的结构示意图。

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、2所示，一种深水油气田海底跨接管流动保障监控系统，设置于连接水下采油树11和海底集输管汇12的海底跨接管21上，油气流动方向为从水下采油树11流经海底跨接管21，至海底集输管汇12，包括：油气流量检测模块，其设置于海底跨接管下游的近海底集输管汇端，用于采集海底跨接管21内下游端的油气流量；加热器23，其包覆在海底跨接管21的表面，本实施例中该加热器为电阻丝；监控模块5，其输入端连接于油气流量检测模块，输出端连接于加热器23，用于检测到当前海底跨接管内下游端的油气流量低于预设值时，控制加热器对海底跨接管21加热。

在具体实施例中，所述的油气流量检测模块包括：超声发射探头31和超声接收探头32，所述的超声发射探头31和超声接收探头32对向设置于海底跨接管21管壁两侧。由于海底跨接管21内部油气处于流动状态，超声发射探头31发射的超声波信号，顺流方向传播速度会增大，逆流方向则减小。超声发射探头31与超声接收探头32之间距离恒定，分离出超声波在静态油气中传播速度后，计算可得油气本身流动的流速，进而获得油气流量。

如图2所示，所述的监控模块5包括：电热控制模块54，其输出端连接于加热器23；信号采集模块55，所述的信号采集模块55输入端连接于油气流量检测模块输出端，输出端连接于电热控制模块54，用于分析处理接收到的油气流量检测模块采集的油气流量信号，当海底跨接管21内下游端的油气流量低于预设值时，发送加热信号给电热控制模块54，所述的电热控制模块54控制加热器23对海底跨接管加热，具体地，经信号采集模块55分析处理后，与系统设定的正常生产流量范围比对，若流量显著减小，则判定海底跨接管21内部堵塞，并发送信号至电热控制模块54，启动加热包覆在海底跨接管21表面的电阻丝23。

上述的监控模块通过电缆34连接一水下电液分配单元13，并由水下电液分配单元13从连接至海面的作业平台供电以及进行双向通讯。

上述的监控模块5还包括：电源模块52，给所述的监控模块供电，将平台输出的高压交流电转换为可供内部芯片和各组件工作的低压直流电；变压器53，其与所述的电源模块52相连，用于调节电热控制模块54和加热器23工作所需电压；通讯模块56，其连接于电热控制模块54和信号采集模块55，用于输出油气流量信号及电热控制模块触发加热模块的启动信号。

进一步地，上述的电源模块52、变压器53、电热控制模块54、信号采集模块55、通讯模块56均设置于水密电子舱外壳51内。

需要说明的是，在具体应用中，该监控系统还包括一人机交互单元，其与通讯模块相连，用于接收油气流量信号及电热控制模块触发加热模块的启动信号，并根据当前的油田生产状况，进行对应的操作，如可根据油田整体生产状态综合判断是否需要对海底跨接管21进行加热，并进行强制启动、停止、或暂停等操作，或者通过人机交互单元设置自动或手动模式，且可设置系统进行加热的时间、功率级别等参数，并根据加热海底跨接管后测得的跨接管内部流量变化信号判别是否恢复至油田正常生产流量范围，以供海面作业人员进行操作参考。

所述的海底跨接管外部还设有一聚氨酯保温层22，所述保温层22包裹住电阻丝23，防止电阻丝23通电加热后产生的热量快速散失到周围海水环境，也起到对跨接管21内部流动的油气进行保温，延缓散热过程。

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。