利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法及其监测系统技术方案

本发明专利技术是利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法及其监测系统，是将倾角仪安装在海洋平台上面，使用采集仪收集倾角仪测量到的海洋平台的倾斜角度，并将该倾斜角度的变化通过数据传输设备传输至监控中心，通过控制与计算装置按照相对总沉降量的计算公式计算和处理后，得到海洋平台的相对总沉降量。将一个或一个以上的倾角仪与采集仪连接，采集仪与数据传输设备连接并将采集的海洋平台倾斜数据利用局域网或internet网传输至中心控制平台监控中心的控制与计算装置中，传输方式能够是无线或者是有线传输方式。通过倾角仪进行了海洋平台倾斜角度的精确测量，通过简单数据处理可以定量知晓海洋平台的相对沉降情况。知晓海洋平台的相对沉降情况。知晓海洋平台的相对沉降情况。

【技术实现步骤摘要】
利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法及其监测系统


[0001]本专利技术涉及海洋平台沉降量的检测方法和设备，特别是利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法及其监测系统。

技术介绍

[0002]海洋平台是用于海洋石油开采工程的重要支撑构件，做为海洋平台的桩腿是海洋平台的重要支撑结构，桩腿一般都是在海底打桩后建立的，平台上面布置和安装了各种机械和开采设备。由于平台的载荷较大，且受到海底泥沙淤积，洋流影响等原因，导致建有海洋平台的海床稳定性较差。海洋平台的支撑结构长时间高负荷使用，其桩腿就会继续陷入海底，导致支撑桩腿出现相对沉降。特别是平台对角的支撑结构沉降量失衡后，会严重影响到海洋平台的安全性。为此，需要实时监测海洋平台支撑桩腿的高度变化，避免重大海洋作业事故的发生。
[0003]目前海洋平台结构安全性检查和判断主要是通过人工检查，即每隔一段时间就需要对平台结构的安全性、适用性、稳定性等方面进行检测，从而判断海洋平台是否可以继续使用，或是进行加固改造，或是直接报废拆除。
[0004]传统上对平台结构的评估通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的倾斜信息进行检测。但是人工结构检查方法在实际应用中有较大的局限性，主要表现在：需要大量人力、物力并有诸多检查盲点；主观性强，难于量化；可能影响海洋平台的正常工作，时效性差等缺陷。由于传统检查方法的上述诸多缺点和限制，其往往不足以对海洋平台结构安全状态做出及时有效的报警，从而无法有效地防患于未然。
[0005]由于海上诸多的不确定性因素,海洋结构物难免存在安全隐患。其中，由于平台结构、桩基和海床三者间的复杂关系,海洋平台发生沉降的可能性较大。为了减小此种危害的发生，在海洋平台发生微小沉降之前，就能够有效发现并提前预警，而后需采取必要手段来保证海洋平台的安全。对于海洋平台结构物的沉降观测，最直接的方法是通过对比固定参照物进行测量，但由于海洋平台远离陆地,难以设立固定的参照基准,因而给沉降检测带来了技术上的困难。
[0006]为了解决上述海洋平台的沉降检测问题，申请号为201820878926.4的专利技术专利提出一种海洋结构物沉降测量装置，利用红外感应装置，将其安装在海洋结构物的四个支撑结构上。在互为对角位置的支撑结构上分别安装红外发射器与红外感受器，并保持两个红外装置处于同一水平位置以便互相配合传递红外信号。在红外信号失去连接时，通过旋转红外发射器的角度，来找寻位置角度一直固定的红外接收端。以红外发射器的角度确定对角结构物的相对下沉高度。该种方法可以有效地判断海上结构物发生的相对沉降，达到了对海洋结构物安全隐患的排查。但是并未直接反应海洋结构物的沉降量且系统脆弱，一旦存在红外发射器和红外感受器在海洋平台支撑结构、即桩腿的对角位置的横向变位，倾斜角度就难以认定。
[0007]为此，海洋平台相对沉降的监测方法和设施仍需改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法及其监测系统，利用倾角仪实现海洋平台相对沉降量测量的精准化并能做出快速反映，保证海洋平台的安全性，避免由于沉降导致的海洋平台重大安全事故的发生，保证安全生产。
[0009]本专利技术的技术解决方案是：
[0010]利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法，是：将倾角仪安装在海洋平台上面，使用采集仪收集倾角仪测量到的海洋平台的倾斜角度，并将该倾斜角度的变化通过数据传输设备传输至监控中心，通过控制与计算装置按照相对总沉降量的计算公式计算和处理后，得到海洋平台的相对总沉降量。
[0011]所述相对总沉降量的计算公式是：
[0012]相对总沉降量H：
[0013]h
X
＝L
X
sin(θ
X
)
[0014]h
Y
＝L
Y
sin(θ
Y
)
[0015]H＝h
X
+h
Y
[0016]式中：
[0017]h
x
是海洋平台X方向测得沉降后的沉降量，该沉降量在沉降三角形中做为对边；
[0018]h
y
是海洋平台Y方向测得沉降后的沉降量，该沉降量在沉降三角形中做为对边；
[0019]θ
X
是海洋平台X方向测得沉降三角形中的倾斜角度；
[0020]θ
Y
是海洋平台Y方向测得沉降三角形中的倾斜角度；
[0021]L
X
是海洋平台X方向测得沉降三角形的邻边边长；
[0022]L
Y
是海洋平台Y方向测得沉降三角形的邻边边长；
[0023]海洋平台的边长分别作为X方向和Y方向测得沉降三角形中的斜边边长。
[0024]使用所述利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法的监测系统，将一个或一个以上的倾角仪安装在海洋平台上面，一个或一个以上的倾角仪与采集仪连接，采集仪与数据传输设备连接并将采集的海洋平台倾斜数据利用局域网或internet网传输至中心控制平台监控中心的控制与计算装置中，传输方式能够是无线或者是有线传输方式。
[0025]所述控制与计算装置能够安装在中心控制平台的监控中心以及卫星平台中。
[0026]所述倾角仪是单轴倾角仪或双轴倾角仪。
[0027]所述倾角仪的安装数量由海洋平台的现场安装条件决定，若海洋平台中央具备1平方米以上的空间位置并且安装倾角仪后不影响其他作业设备的使用，就能够只安装一个双轴倾角仪或两个单轴倾角仪；若海洋平台中央空间位置小于1平方米或者安装倾角仪后会影响其他作业设备的使用，就需要安装一个以上的单轴倾角仪或双轴倾角仪并将一个以上的单轴倾角仪或双轴倾角仪分别安装在海洋平台的不同侧边，如安装双轴的倾角仪，只用一个方向的测量值。
[0028]当在所述海洋平台中央安装两个单轴倾角仪时，将两个单轴倾角仪的测量倾角相互垂直后安装在海洋平台的中央位置。
[0029]当所述倾角仪、采集仪、控制与计算装置和数据传输设备使用有线方式连接时，通过电缆与电源连接。
[0030]所述采集仪、控制与计算装置和数据传输设备能够集成安装在海洋平台上面或者
分别安装在海洋平台上面，倾角仪能够与采集仪通过电缆串联或并联连接。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的显著使用效果是：本专利技术采用倾角仪监测海洋平台的倾斜角度，通过倾斜角度计算海洋平台的相对总沉降量，倾角仪可以布置在海洋平台的中间，也可以布置在海洋平台的边上。由于海洋平台支撑结构主要是由四条桩腿组成，而且海洋平台主体结构的刚度较大，因此若出现较小相对沉降时，可以认为平台为一个纯刚体，不会出现弯曲，因此倾角仪测量到的倾斜角度，在平台上处处相等。
[0032]本专利技术利用倾角仪牢固地固定在平台的中间部位或边上，固定后不会发生位移，保证了测量倾角的准确性。本专利技术利用了现代先进的采集仪、控制与计算装置和数据传输设备，又结合利用了网络，能够做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法，是：将倾角仪安装在海洋平台上面，使用采集仪收集倾角仪测量到的海洋平台的倾斜角度，并将该倾斜角度的变化通过数据传输设备传输至监控中心，通过控制与计算装置按照相对总沉降量的计算公式计算和处理后，得到海洋平台的相对总沉降量。2.如权利要求1所述的利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法，其特征是，所述相对总沉降量的计算公式是：相对总沉降量H：h
X
＝L
X sin(θ
X
)h
Y
＝L
Y sin(θ
Y
)H＝h
X
+h
Y
式中：h
x
是海洋平台X方向测得沉降后的沉降量，该沉降量在沉降三角形中做为对边；h
y
是海洋平台Y方向测得沉降后的沉降量，该沉降量在沉降三角形中做为对边；θ
X
是海洋平台X方向测得沉降三角形中的倾斜角度；θ
Y
是海洋平台Y方向测得沉降三角形中的倾斜角度；L
X
是海洋平台X方向测得沉降三角形的邻边边长；L
Y
是海洋平台Y方向测得沉降三角形的邻边边长；海洋平台的边长分别作为X方向和Y方向测得沉降三角形中的斜边边长。3.使用权利要求1所述利用倾角仪监测海洋平台相对沉降的方法的监测系统，其特征是，将一个或一个以上的倾角仪安装在海洋平台上面，一个或一个以上的倾角仪与采集仪连接，采集仪与数据传输设备连接并将采集的海洋平台倾斜数据利用局域网或int...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛军，王玉虎，王晶，刘超，李恩清，王薇，程大志，任登龙，郭庆照，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司海洋采油厂，
类型：发明
国别省市：