[發明專利]海洋平臺上部組塊重量的實時監測系統

在審

• 申請號: 202010409246.X
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111595423A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 桑軍;田育豐;黃焱;關湃;陳軍;石保忠;張寶華;趙春華;尚潔;龐洪林
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司天津分公司;天津大學
• 主分類號: G01G19/00
• 分類號: G01G19/00;G01G9/00;G01P15/09;G01B11/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種海洋平臺上部組塊重量的實時監測系統，包括壓電式加速度傳感器、光柵光纖應變傳感器、數采模塊、光纖解調儀、工控機、上位機、船用電纜和光纜，由壓電式加速度傳感器和光柵光纖應變傳感器采集上部組塊甲板運動加速度信號和導管架帽垂向應變信號，通過船用光纜將加速度信號和應變信號傳輸匯總至工控機，經數據處理與融合后上傳至上位機，在上位機進行上部組塊重量計算與可視化顯示；在上部組塊甲板與主立柱相交位置布置多個兩向壓電式加速度傳感器，形成加速度傳感網絡，用于對海洋平臺在水平面內的振動響應進行有效測量；在海洋平臺的各樁腿導管架帽位置安裝兩組應變傳感器網絡。

技術領域

本發明涉及一種在役固定式海洋平臺上部組塊重量的實時監測系統，包括加速度實時監測系統和應變實時監測系統，能夠簡便、實時、高精度、可靠的測量上部組塊重量。

背景技術

隨著我國經濟、社會的高速發展，對能源的需求量與日俱增。與開發成本高昂的各類新能源相比，傳統化石能源仍然在目前的能源市場上占主要地位。我國領海區域蘊藏著豐富的油氣資源，是我國油氣勘探開發的重要發展方向。以導管架平臺為代表的固定式平臺，是我國近海油氣開發的主要工程設施。經過長期發展，技術已十分成熟，我國自主設計建造的導管架平臺已可大量應用于南海200m以上水深海域。隨著導管架平臺規模日益增大，上部組塊安裝的設備數量和復雜度隨之增加，平臺人員數量和相應物資也有顯著變化。同時，伴隨著導管架平臺漫長的服役期，上部組塊設備需要隨油氣田開發階段的不同而改造、更換、增減，組塊結構也需要根據設備情況的不同而進行必要的優化改造。平臺生產作業模式的復雜性也會導致物資和人員的不斷調整。這些因素都造成平臺上部組塊重量處于動態變化之中。

上部組塊重量是工程設計人員和平臺現場工作人員十分關心的重要參數，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行稱重，隨后即運輸至工程場址海域安裝在導管架結構上。在這一過程中，平臺上部組塊重量只能通過稱重時的空載重量與后期安裝設備重量疊加獲得。在平臺正式服役過程中，會對平臺裝卸物資的重量進行估計和記錄，可以對上部組塊重量進行一定的修正。然而，這些估計和修正大多依靠現場工作人員的經驗獲得，具體重量并不準確，經過長期誤差積累使得上部組塊的真實重量難以獲知。并且，平臺作業過程中消耗材料的重量，以及維護改造結構時發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。

服役狀態下固定式海洋平臺上部組塊重量的模糊性，使得對平臺進行結構和設備改造設計時缺少明確依據，需要花費大量的人力物力進行檢驗和論證。同時，作業狀態下平臺難以測量上部組塊的重量。基于上述情況，需要研發一套可靠、有效的海洋平臺上部組塊重量實時監測系統，能夠實時確定上部組塊的重量及其變化情況。

發明內容

本發明的目的在于解決上述背景技術中的不足，提供一套海洋平臺上部組塊重量實時監測系統，通過對平臺加速度和應變響應信號的監測，簡便、實時、高精度、可靠的評估上部組塊重量。技術方案如下：

一種海洋平臺上部組塊重量的實時監測系統，包括壓電式加速度傳感器、光柵光纖應變傳感器、數采模塊、光纖解調儀、工控機、上位機、船用電纜和光纜，由壓電式加速度傳感器和光柵光纖應變傳感器采集上部組塊甲板運動加速度信號和導管架帽垂向應變信號，通過船用光纜將加速度信號和應變信號傳輸匯總至工控機，經數據處理與融合后上傳至上位機，在上位機進行上部組塊重量計算與可視化顯示。

在上部組塊甲板與主立柱相交位置布置多個兩向壓電式加速度傳感器，形成加速度傳感網絡，用于對海洋平臺在水平面內的振動響應進行有效測量；