監測海底烴生產控制系統的操作的製作方法

2023-05-18 06:54:41 1

專利名稱：監測海底烴生產控制系統的操作的製作方法
技術領域：
本發明涉及監測海底烴生產控制系統的操作。
背景技術：
在海底油井和氣井的生產控制系統的設計中採用了關閉原理，以確保針對因異常操作條件、烴意外釋放或其它事故可造成的後果保護人員、環境和設備。這通常需要包含在系統中內置的生產關閉和緊急關閉機制，以使系統因故障而進入(fail to)安全狀況。在這方面，隨時知道所有海底閥門及其起動器(構成生產控制系統的組成部分) 的狀態很重要，特別是在已發生故障安全(fail-safe)關閉之後。但是，可能會出現此信息不可用並且其中此知識對於消除問題(例如井或管道溢油)至關重要的情況。最近墨西哥灣的事件證明了這一需要。因海底故障(其中無法使用現有系統功能性獲得相關狀態信息)導致的故障安全關閉的示例是在井採油樹與配電和保護模塊(PDPM)之間出現的那些，配電和保護模塊安裝在海底並且是與採油樹的主要海底接口，提供電力、水力和通信到每個採油樹。此類故障包括採油樹與I3DPM之間的通信故障；採油樹與I3DPM之間的電力線故障；採油樹與I3DPM之間的水力線故障；以及以上三種故障的組合。可能存在其它情況。任何這些鏈路中的故障將導致甲板上有關閥門狀態的信息不可用。在所有這些情況中，流量控制閥和保護閥進入故障安全狀況，但是因為關心的採油樹與roPM之間無法通信，因此無法檢驗閥門的實際狀態。克服這一障礙的方法將極大提高烴生產控制系統的功能安全。作為現有技術，可提及WO 2009/122168 ;網際網路文章「To the lastdrop」，第 63-66 頁，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 頁，XP011150333 ISSN :0018_926X。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種監測海底烴生產控制系統的操作的方法，該方法包括監測系統的至少一個海底裝置，並且如果裝置因故障而進入故障安全狀況，以無線方式發送該情況的指示。
根據本發明的另一個方面，提供一種海底烴生產控制系統，其中包含用於監測系統的至少一個海底裝置的部件以及用於在裝置因故障而進入故障安全狀況時以無線方式發送該情況的指示的部件。通常，所述指示發送到故障安全監測單元，它可以是海底單元。通常，此類海底單元處於海底配電和保護模塊中。通常，至少一個裝置包含閥門和用於閥門的起動機制的至少一個。可從位於與裝置關聯的系統的樹處的故障安全監測部件發送該指示。通常，系統具有至少一個另外的此類樹，如果與系統關聯的裝置因故障而進入故障安全狀況，則以無線方式從另外的樹的故障安全監測部件發送該效果的指示。下文描述的本發明的一實施例需要包括採油樹上的單獨的、獨立的、專用的健康監測模塊，用於監測採油樹和井口上安裝的所有起動器和閥門的狀態。系統具有其自身的專用海底無線通信鏈路，該鏈路能夠傳送信息到roPM和其它採油樹上的無線接收系統。因此，在普通通信鏈路出現故障時，該無線信道可用。該模塊配備有其自身的電池備份以在電源故障的情況下提供電力。該模塊位於安裝在採油樹中的海底控制模塊(SCM)中的普通處理和控制設備鄰近，並且通過提供對起動器和閥門狀態的額外確認，還可以用於增強SCM 中的故障安全決策過程。如果應該發生關閉，但是未接收裝置已進入故障安全狀況的指示， 則這是有問題的指示。通過添加一些智能(intelligence)以處理與故障安全狀況有關的重要數據，該模塊還可以構成普通決策過程的組成部分。添加該模塊還為系統添加冗餘。


圖I是本發明的一實施例的示意圖；以及圖2是可對圖I做出的修改的框圖。
具體實施例方式圖I示出本發明的一個實現。在常規生產控制系統中，安裝在甲板上的主控制站 (MCS) I提供與海底設備的操作員接口並顯示多種設備和傳感器信息的當前狀態，使操作員能夠控制系統。MCSl整理數據，例如整個油田範圍內所有海底閥門的操作狀態和與生產流體的狀態有關的數據。MCSl與安裝在海底的配電和保護模塊(PDPM) 2接口，它在線路3上饋送電力，在線路4上饋送水力，並在線路5上饋送通信到多個採油樹6，圖中僅示出兩個 (A和B)採油樹。每個採油樹6包括海底控制模塊(SCM) 7，它通過提供水力以起動安裝在採油樹和井口上的閥門來控制所有採油樹過程。它還從安裝在採油樹和井口上的傳感器接收過程儀表信號。這些信號在包含於SCM7內的海底電子模塊(SEM)8中接收和處理，並經由系統通信鏈路傳送到I3DPM 2，然後傳送到甲板上。採油樹6與TOPM 2之間的通信鏈路故障將導致沒有來自該樹的可用閥門和其它狀態數據。根據本發明的實施例，每個樹6上有專用的故障安全監測模塊9，該模塊提供有關閥門及其起動機制的健康的數據。模塊9包括其自身的接口、信號調節和處理並具有其自
4身的專用傳感器。備份電池10是內置的，以便該模塊在出現電力故障時仍可操作。模塊9 的健康監測會構成普通設備狀況監測檢查的組成部分並且電池將保持從普通電源充電。生產控制系統配備有其自身的海底無線通信布置以與roPM 2通信，以便在普通通信信道(銅線、電力通信或光纖)出現故障時，它有備選的獨立通信鏈路。更具體地說， 在每個樹6，有用於將數據發送到TOPM 2的RF天線12並隨後發送到roPM 2中的故障安全監測單元13的RF天線11。因此，整體生產井綜合體中的每個採油樹6具有其自身的SCM 7和帶海底無線鏈路14的故障安全監測模塊9。這使各個採油樹能夠與I3DPM通信及互相通信，為閥門和其它狀態信息提供到達甲板的備選路由。圖2示出一種配置的示例，其中故障安全監測模塊9及其故障安全監測(FSM)專用傳感器封裝15連同SEM 8及其傳感器封裝16 —起使用。在饋送SEM 8的傳感器信號導致它觸發故障安全機制時，可對來自故障安全監測模塊9的輸出進行檢查以查看這是否也因為來自其專用傳感器封裝的數據觸發了故障安全機制。如果SEM和故障安全監測系統中的任一個或兩個均決定觸發故障安全機制，故障安全機製得以執行。這還為系統添加了冗餘。使用發明的優點本發明可利用構成最新烴生產控制系統的組成部分的甲板與海底設備之間的無線通信系統。無需依賴使用電力通信技術或獨立連線的通信線纜的硬連線通信系統。海底狀態信息的可用性可提供故障安全狀況的即時確認，並針對發展中的狀況實現快速響應。針對危險狀況的快速響應可拯救生命，極大減少環境汙染，並由此減少整頓所出現狀況的成本。
權利要求
1.一種監測海底烴生產控制系統的操作的方法，所述方法包括監測所述系統的至少一個海底裝置，並且如果所述裝置因故障而進入故障安全狀況，則以無線方式發送該情況的指示。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述指示發送給故障安全監測單元。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述單元是海底單元。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述海底單元位於海底配電和保護模塊中。
5.如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述至少一個裝置包含閥門和用於閥門的起動機制中的至少一個。
6.如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述指示從位於與裝置關聯的、所述系統的樹處的故障安全監測部件發送。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述系統具有至少一個另外的此類樹，如果與所述系統關聯的裝置因故障而進入故障安全狀況，則以無線方式從所述另外的樹的故障安全監測部件發送該效果的指示。
8.一種海底烴生產控制系統，包含用於監測所述系統的至少一個海底裝置的部件以及用於在所述裝置因故障而進入故障安全狀況時以無線方式發送該情況的指示的部件。
9.如權利要求8所述的系統，其中，在所述系統的使用中，所述指示發送給所述系統的故障安全監測單元。
10.如權利要求9所述的系統，其中，所述單元是海底單元。
11.如權利要求10所述的系統，其中，所述海底單元位於海底配電和保護模塊中。
12.如權利要求8至11中的任一項所述的系統，其中，所述至少一個裝置包含閥門或用於閥門的起動機制中的至少一個。
13.如權利要求9至12中的任一項所述的系統，其中，在所述系統的使用中，所述指示從與所述裝置關聯的系統的樹處的故障安全監測部件發送。
14.如權利要求13所述的系統，其中，所述系統具有至少一個另外的此類樹，如果與所述系統關聯的裝置因故障而進入故障安全狀況，則以無線方式從所述另外的樹的故障安全監測部件發送該效果的指示。
全文摘要
本發明名稱為「監測海底烴生產控制系統的操作」。一種監測海底烴生產控制系統的操作的方法，包括監測系統的至少一個海底裝置，並且如果該裝置因故障而進入故障安全狀況，則以無線方式發送該情況的指示。
文檔編號G05B19/418GK102591274SQ201210014169
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者G·古迪瓦達, N·昆查庫裡 申請人:韋特柯格雷控制系統有限公司