[發(fā)明專利]海洋平臺上部組塊重量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111595423A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑軍;田育豐;黃焱;關(guān)湃;陳軍;石保忠;張寶華;趙春華;尚潔;龐洪林
• 申請（專利權(quán)）人: 中海石油（中國）有限公司天津分公司;天津大學(xué)
• 主分類號: G01G19/00
• 分類號: G01G19/00;G01G9/00;G01P15/09;G01B11/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種海洋平臺上部組塊重量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，包括壓電式加速度傳感器、光柵光纖應(yīng)變傳感器、數(shù)采模塊、光纖解調(diào)儀、工控機(jī)、上位機(jī)、船用電纜和光纜，由壓電式加速度傳感器和光柵光纖應(yīng)變傳感器采集上部組塊甲板運(yùn)動(dòng)加速度信號和導(dǎo)管架帽垂向應(yīng)變信號，通過船用光纜將加速度信號和應(yīng)變信號傳輸匯總至工控機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理與融合后上傳至上位機(jī)，在上位機(jī)進(jìn)行上部組塊重量計(jì)算與可視化顯示；在上部組塊甲板與主立柱相交位置布置多個(gè)兩向壓電式加速度傳感器，形成加速度傳感網(wǎng)絡(luò)，用于對海洋平臺在水平面內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行有效測量；在海洋平臺的各樁腿導(dǎo)管架帽位置安裝兩組應(yīng)變傳感器網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在役固定式海洋平臺上部組塊重量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，包括加速度實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和應(yīng)變實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠簡便、實(shí)時(shí)、高精度、可靠的測量上部組塊重量。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的高速發(fā)展，對能源的需求量與日俱增。與開發(fā)成本高昂的各類新能源相比，傳統(tǒng)化石能源仍然在目前的能源市場上占主要地位。我國領(lǐng)海區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，是我國油氣勘探開發(fā)的重要發(fā)展方向。以導(dǎo)管架平臺為代表的固定式平臺，是我國近海油氣開發(fā)的主要工程設(shè)施。經(jīng)過長期發(fā)展，技術(shù)已十分成熟，我國自主設(shè)計(jì)建造的導(dǎo)管架平臺已可大量應(yīng)用于南海200m以上水深海域。隨著導(dǎo)管架平臺規(guī)模日益增大，上部組塊安裝的設(shè)備數(shù)量和復(fù)雜度隨之增加，平臺人員數(shù)量和相應(yīng)物資也有顯著變化。同時(shí)，伴隨著導(dǎo)管架平臺漫長的服役期，上部組塊設(shè)備需要隨油氣田開發(fā)階段的不同而改造、更換、增減，組塊結(jié)構(gòu)也需要根據(jù)設(shè)備情況的不同而進(jìn)行必要的優(yōu)化改造。平臺生產(chǎn)作業(yè)模式的復(fù)雜性也會導(dǎo)致物資和人員的不斷調(diào)整。這些因素都造成平臺上部組塊重量處于動(dòng)態(tài)變化之中。

上部組塊重量是工程設(shè)計(jì)人員和平臺現(xiàn)場工作人員十分關(guān)心的重要參數(shù)，對海洋平臺的安全性有明顯影響，特別是對樁腿沉降影響顯著。然而，在目前的工程實(shí)際中，各固定式平臺的上部組塊重量是較為模糊的。通常上部組塊在建造完成后，會在陸上建造場地進(jìn)行稱重，隨后即運(yùn)輸至工程場址海域安裝在導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)上。在這一過程中，平臺上部組塊重量只能通過稱重時(shí)的空載重量與后期安裝設(shè)備重量疊加獲得。在平臺正式服役過程中，會對平臺裝卸物資的重量進(jìn)行估計(jì)和記錄，可以對上部組塊重量進(jìn)行一定的修正。然而，這些估計(jì)和修正大多依靠現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗(yàn)獲得，具體重量并不準(zhǔn)確，經(jīng)過長期誤差積累使得上部組塊的真實(shí)重量難以獲知。并且，平臺作業(yè)過程中消耗材料的重量，以及維護(hù)改造結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)生的重量變化等情況，均難以在上部組塊重量變化中予以考慮。

服役狀態(tài)下固定式海洋平臺上部組塊重量的模糊性，使得對平臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)和設(shè)備改造設(shè)計(jì)時(shí)缺少明確依據(jù)，需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行檢驗(yàn)和論證。同時(shí)，作業(yè)狀態(tài)下平臺難以測量上部組塊的重量。基于上述情況，需要研發(fā)一套可靠、有效的海洋平臺上部組塊重量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)確定上部組塊的重量及其變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的不足，提供一套海洋平臺上部組塊重量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對平臺加速度和應(yīng)變響應(yīng)信號的監(jiān)測，簡便、實(shí)時(shí)、高精度、可靠的評估上部組塊重量。技術(shù)方案如下：

一種海洋平臺上部組塊重量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，包括壓電式加速度傳感器、光柵光纖應(yīng)變傳感器、數(shù)采模塊、光纖解調(diào)儀、工控機(jī)、上位機(jī)、船用電纜和光纜，由壓電式加速度傳感器和光柵光纖應(yīng)變傳感器采集上部組塊甲板運(yùn)動(dòng)加速度信號和導(dǎo)管架帽垂向應(yīng)變信號，通過船用光纜將加速度信號和應(yīng)變信號傳輸匯總至工控機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理與融合后上傳至上位機(jī)，在上位機(jī)進(jìn)行上部組塊重量計(jì)算與可視化顯示。

在上部組塊甲板與主立柱相交位置布置多個(gè)兩向壓電式加速度傳感器，形成加速度傳感網(wǎng)絡(luò)，用于對海洋平臺在水平面內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行有效測量；