用于检测生产系统中的NORM分解的海底机器人和方法技术方案

为了满足上述目标，本发明专利技术提供了一种机器人，用于检测生产系统中的NORM(天然放射性材料)的分解，以便规划移除含有放射性材料的水垢的操作和用于使海底系统退役的操作。应用的领域为流动保障和油藏管理的领域、使用操作来化学地移除生产系统中包含NORM的水垢以及提高生产系统的退役过程的安全性。本发明专利技术允许安全地检测生产系统内部的水垢的位置，诸如例如在生产管线内部沉积物的起点、沉积物的延伸范围和沉积物的终点，以及沉积物是否出现在沿着生产管线的不同点处。生产管线的不同点处。生产管线的不同点处。

【技术实现步骤摘要】
用于检测生产系统中的NORM分解的海底机器人和方法


[0001]本专利技术基于用于检测、定位和移除水垢和海底管路的解决方案的开发。

技术介绍

[0002]长期以来，石油工业在通过管道运输石油过程中一直面临一个问题：存在对管道进行维护以便疏通管道的定期需求，因为管道往往会被从运输过程产生的水垢完全堵塞。
[0003]当流动流体中存在的固体颗粒开始聚集在管道壁上时，就会发生结垢，并且通过凝聚，形成一层阻塞管道截面的底物。随着管道截面的这种缩小，存在系统的内部压力的增加，以及被运输的体积的减小，因此损害了系统作为整体的正常功能。
[0004]NORM是一种在自然界中被发现呈分散形式的材料，它不存在重大危害。它是一种含有少量放射性核素的放射性材料。它是一种辐射源，其水平低于或相当于普通个体能够承受的暴露极限。来自许多不同井的石油和天然气分析表明，来自铀系和钍系的后代的长半衰期放射性核素不会从包含其的岩层中被调动出来。然而，Ra
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226、Ra
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224、Ra
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228、Pb
‑
210被调动，并且主要在石油和天然气提取期间出现在生产水(也称为产出水，即production water)中。然后，这些同位素及其放射性后代可随着硫酸盐和碳酸盐沉积物从溶液中沉淀析出，在管道和设备上形成水垢或碎屑。氡
‑
222是镭
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226的直接衰变产物，并且优选地跟随天然气管线。它(通过几个快速步骤)衰变为Pb
‑r/>210，其然后可在天然气提取管线设备中聚集为薄膜。
[0005]根据油藏的放射性和井的生产水的盐度，所报告的放射性水平显著变化。盐度越高，NORM将越可能被调动。由于盐度通常随着井的年龄的增加而增加，较老的井往往比较较新的井表现出更高的NORM水平。图1示出包含在石油和天然气提取期间通常发现的放射性核素浓度的范围的表格。
[0006]海底生产系统(也称为开采系统，即production system)的退役是石油工业中的现实。准备进行操作的公司需要有设备来清洁将被从海床移除的管路，特别是如果这些管路包含NORM类型的材料，在这种情况下，用于运输和最终处置这些材料的适当技术将是必要的，这涉及针对放射性排放的防护。
[0007]文献US10272980B2揭示了一种用于使用水中机器人系统在位于水下环境中的管道的目标节段上执行操作的方法。该方法包括以下步骤：将水下机器人载具部署在水中，并目视检查水下环境以定位管路及其多个焊接接头。尽管从海底管路移除水垢，但该文献并未揭示移除NORM的能力。
[0008]US6474349B1揭示了一种用于清洁井管的器械，该器械包括悬挂在适于在井中延伸的工作塔柱(working column)中的超声波源，其中超声波源提供足够的超声波能量以从井管中移除水垢或其它不想要的碎屑或颗粒。尽管移除管道中的水垢，但该文献没有在不使用机器人的情况下以自动方式这样做。
[0009]文献US10378314B2揭示了一种用于清洁管道的方法：使用在管道内部生成冲击波的装置，并且将冲击波集中在管道中以移除积聚的材料，以及从管道的外部通过将冲击波
从外部发送到管道中以移除积聚的材料。尽管它像本专利技术一样清洁管道的事实，但是该文献使用完全不同的技术，并且不能检测特定类型的结垢或NORM。
[0010]考虑到上面提及的现有技术中的困难，并且对于从水下结构中移除放射性水垢的解决方案，需要开发一种能够有效地执行并且符合当前环境指南的技术。上面提及的现有技术不具有下面将详细介绍的独特特征。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的是开发自动且合适的设备来帮助海底生产系统的退役过程。天然放射性材料(NORM)的存在与管路和海底设备中主要由硫酸钡和锶构成的水垢相关联。该目的的第一部分将通过识别生产管线内部的水垢沉积物的位置和厚度的过程来实现。NORM传感器将被用于借助于沿着管线的搜索来进行识别。该目的的第二部分将是通过将超声波施加到水垢被识别出和定位的水域中的管线来分解沉积物。
[0012]该设备的次要目的将是在流动保障领域中使用，以便继续生产，使用NORM传感器识别生产管线内部的水垢的位置，并且使用超声波清洁海底生产管线，从而消除由管线内部的水垢引起的荷载下降，并且恢复石油的流动。
[0013]为了实现上述目标，本专利技术提供了一种机器人，用于检测生产系统中的NORM(天然放射性材料)的分解，以便规划移除含有放射性材料的水垢的操作和用于使海底系统退役的操作。应用的领域为流动保障领域、油藏管理、生产系统中针对NORM的全程化学除垢操作以及提高生产系统的退役过程的安全性。
[0014]本专利技术允许安全地检测生产系统内部的水垢的位置，诸如例如生产管线内部沉积物的起点、沉积物的延伸范围(extension)和沉积物的终点，以及沉积物是否出现在沿着生产管线的不同点处。
附图说明
[0015]下面将参考附图更详细地描述本专利技术，附图以示意性和非限制性的方式示出其实现的示例。附图如下：
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图1示出石油和天然气生产中放射性核素的浓度(IAEA, 2003年)。
[0016]‑
图2示出ROV机器人本身。
[0017]‑
图3示出机器人在液压管线上的定位。
[0018]‑
图4示出机器人的操作环境。
具体实施方式
[0019]以下是本专利技术的优选实施例的详细描述，其是非限制性的，并且是通过示例的。然而，通过阅读本说明书，本领域技术人员将清楚的是，存在本专利技术的可能的附加实施例，这些实施例进一步包括下面的必要和任选特征。本专利技术还使用ROV的广义描述，该ROV可为能够在生产管线(柔性管道)上行走的任何ROV。
[0020]本专利技术有助于对包括管汇(40)和采油树(50)在内的主动生产系统以及处于海底系统退役阶段中的生产系统两者中的除垢操作的规划。在这两种过程中，可安全地检测生产系统内部的水垢的位置，诸如例如生产管线内部沉积物的起点、沉积物的延伸范围和沉
积物的终点，以及沉积物是否出现在沿着生产管线(30)的不同点处。
[0021]ROV机器人(10)具有两个系统，第一个是NORM检测系统(11)，并且第二个是超声波发射系统(12)。第一系统将允许识别和测绘沿着生产管线的长度的哪些节段在内部具有水垢，其中在退役过程中，该系统可估计生产管线(30)内部具有NORM沉积物的数量和位置，并且因此允许规划和指导从海底移除管线的程序。第二系统(超声波发射(12))将用于分解生产管线(30)内部的水垢，当水垢由于超声波(12)的作用而分解时，从管道的内壁释放水垢。从管线内部的NORM移除操作的角度来看，该信息将允许更好地规划移除操作，通过确定移除溶液的适当体积以及将该溶液定位在水垢所处的管线内部，有助于提高对于水垢移除操作的效率。
[0022]测量系统将包括适当地封装的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测生产系统中的分解的海底机器人，其中ROV机器人包括推进系统(14)、至少一个电池(15)、一组摄像机(16)、允许插入各种辅助部件的主体(17)、远程连接部(18)和与RCV船舶(19)的连接部，其中，所述ROV机器人包括：NORM检测系统(11)、超声波发射系统(12)。2.根据权利要求1所述的海底机器人，其中，所述海底机器人具有一组用于移动的轮子(13)，其中轮轴之间和轮子之间的距离是可变的，并且适于允许在石油生产管线(30)上的移动。3.根据权利要求1所述的海底机器人，其中，所述NORM检测系统(11)包括涂覆有氧化镁的碘化钠NaI晶体闪烁体检测器，所述检测器具有铝外壳，阵列被适当地封装在所述铝外壳中以在深于1500米的深度处使用。4.根据权利要求1所述的海底机器人，其中，存在超声波发射系统(12)，其中，换能器具有20 kHz至100 k...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：巴西石油公司，
类型：发明
国别省市：