[發明專利]用于海底結構的監測管狀構件的系統和方法

在審

• 申請號: 201310720431.0
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103899294A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: P.T.西皮拉;N.J.埃爾森;M.K.巴勒;P.維亞斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/007;E21B47/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本公開的實施例大體涉及監測海底結構，并且更特別地，涉及監測海底基礎結構的立管、管道和流管線中的壓力和/或應力。

背景技術

在海底烴生產中，利用立管來將流體從海底井輸送到收集設施(諸如生產船舶)，或者將流體從生產船舶注射到海底井。而且，在海底鉆探期間，使用立管來容納鉆探管，以及對鉆探流體提供返回路徑。典型地，立管從海床延伸到海面，并且由于水流和生產船舶移動而遭受彎曲力、扭轉力和拉伸力。取決于諸如流率、溫度和稠度的流參數，立管可經歷應力增大，因為周圍和流道之間有壓差。為了確保立管有效地運行，不斷監測立管所經歷的應力是有益的。而且，識別壓力和/或應力變化可協助操作者確保將油從海底井高效地傳送到收集設施。

有時候，采用應變傳感器(諸如應變儀)和布拉格光纖傳感器來感測立管中的機械應力。另外，可采用壓力傳感器來測量流管線和立管中的壓力。使用應變傳感器和/或壓力傳感器一般需要與流管線和立管的機械聯接。擴展對這些傳感器的使用會導致傳感器的機械附接強度的損失。而且，傳感器可在延長的時段里遭受惡劣環境。另外，修理或更換傳感器可為有挑戰性的工作。

此外，立管和/或流管線一般設計和部署有設置在確定位置處的固定數量的傳感器。但是，增加立管和/或流管線上的傳感器的數量，或者在立管和/或流管線的壽命期間改變傳感器的位置可為合乎需要的。但是，改變傳感器的數量和/或位置是昂貴且費力的工作。

發明內容

根據本公開的各方面，介紹一種用于監測海底結構的系統。該系統包括設置在海底結構的一個或多個管狀構件上或周圍的傳感器，海底結構的一個或多個管狀構件包括立管、流管線和海底臍帶。此外，系統包括控制器，控制器操作性地聯接到海底結構的一個或多個管狀構件上，并且構造成檢測海底結構的一個或多個管狀構件中的異常。

根據本公開的另一方面，介紹一種用于監測海底結構的方法。該方法包括將傳感器設置在海底結構的一個或多個管狀構件上或周圍，海底結構的一個或多個管狀構件包括立管、流管線和海底臍帶，傳感器構造成測量參數。方法還包括使用控制器來分析測得的參數。另外，方法包括基于對測得參數的分析來識別立管、流管線和海底臍帶中的一個或多個中的異常。

根據本公開的另一方面，介紹一種系統。該系統包括構造成監測海底結構的一個或多個管狀構件的監測子系統，海底結構的一個或多個管狀構件包括立管、流管線和海底臍帶。監測子系統包括：傳感器，其設置在海底結構的一個或多個管狀構件上或周圍，并且構造成測量與海底結構的一個或多個管狀構件相關聯的參數；以及控制器，其操作性地聯接到海底結構的一個或多個管狀構件上，并且構造成檢測海底結構的一個或多個管狀構件中的異常。此外，系統包括：能量采集單元，其操作性地聯接到監測子系統上，并且構造成對傳感器供給能量；以及通信單元，其操作性地聯接到監測子系統上，并且構造成發送或接收由傳感器測得的參數。

一種用于監測海底結構的系統，所述系統包括：

設置在所述海底結構的一個或多個管狀構件上或周圍的傳感器，其中，所述海底結構的所述一個或多個管狀構件包括立管、流管線和海底臍帶；以及

控制器，其操作性地聯接到所述海底結構的所述一個或多個管狀構件上，并且構造成檢測所述海底結構的所述一個或多個管狀構件中的異常。

在一個實施例中，進一步包括能量采集單元，其操作性地聯接到所述傳感器上，并且構造成對所述傳感器供給能量。

在一個實施例中，進一步包括通信單元，其操作性地聯接到所述傳感器上，并且構造成發送或接收由所述傳感器測得的參數。

在一個實施例中，使用有線連接、無線連接或它們的組合來將所述能量采集單元和所述通信單元操作性地聯接到所述傳感器上。

在一個實施例中，所述能量采集單元構造成使用所述海底結構的所述一個或多個管狀構件的振動、所述海底結構的所述一個或多個管狀構件的溫度差異、光、海水運動或它們的組合來產生電。

在一個實施例中，所述控制器進一步構造成：

控制一個或多個傳感器的運行，以測量所述海底結構中的所述一個或多個管狀構件的壓力、流量和應力；以及

調節所述海底結構的所述一個或多個管狀構件中的所述壓力、流量和應力中的一個或多個。

在一個實施例中，所述傳感器包括磁致伸縮傳感器、磁傳感器、聲音換能器、光纖傳感器、溫度傳感器或它們的組合。

在一個實施例中，所述海底結構的所述一個或多個管狀構件包括具有感測能力的一個或多個節段。