对不希望的流体入侵海底控制模块的监测制造技术

本发明专利技术涉及对不希望的流体入侵海底控制模块的监测。一种海底控制模块，具有罩壳（１），所述罩壳内部具有至少一对电极，电子设备（２６－３３）与所述或每对电极相连，以监测所述电极之间的至少一个电气特征，以作为所述电极被暴露于流体中的结果，所述或每个电极对包括阵列（１９），其中电极对中的每个电极具有指状物部分与另一电极的指状物部分交错。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对不希望的流体入侵进海底控制模块的监测。
技术介绍
海底井，如油气开采井，的液压和电子元件典型地安装在被称为海底控制模块 (SCM)的密封容器中，该密封容器位于被安装在井孔之上的海床上的采油树上。典型地，SCM 中充满电气绝缘油，以缓解将它设计成承受高压的需要，并为控制系统对抗海水环境提供 第一道防线。典型地，SCM容纳液压分路阀箱、方向控制阀以及其本身为密封单元的海底电 子模块(SEM)。这样，由SCM壳体的渗漏导致的海水入侵，或由液压系统中小的渗漏导致的 液压流体入侵，其本身不会引起控制系统的故障。然而，从历史来看，井操作员有必要知道 是否存在海水渗漏，因为这会导致SCM中元件的腐蚀和早于预期的系统失灵。现有装置由安装在绝缘板上的成套的金属电极对，或由带有插入SCM的绝缘插入 物的金属框架组成，该绝缘插入物典型地为底部和顶部之间相同间隔的四个插入物，每一 个通过低压源和串联电阻器连接到运算放大器，这样使得能够检测到导电海水的入侵，以 及，以简陋的方式，检测到原油填充物的取代程度。该技术的典型应用在附图说明图1中以图解的方 式示出，其中SCM的罩壳1以透明轮廓显示，以显示安装在SCM的基底3上的电气绝缘板2， 成对的电极4安装在其上。图2显示了运算放大器6周围的电路5，放大器6典型地安装在 SCM内的SEM中并连接到电极对。由于与海水接触时，电极对之间的电阻非常小，即，事实上 为短路，它们在方块7中显示为开关接触点8、9、10和11。每对电极中的一个连接到典型 地为2V的电压源V。电路5的增益为放大器6两端的反馈电阻12与输入电阻器13、14、15 和16所提供的有效电阻的比率，每个输入电阻器与各自的电极对4中的一个电极及放大器 6的输入串联。每个输入电阻器被选择成电阻为反馈电阻器12的电阻的四分之一。这样， 如果水入侵罩壳1至与最低电极对成水平，那么方块7的接触点8被有效关闭，且运算放大 器6的输出17将上升至V的1/4。相似地，海水进一步入侵至剩下的电极对，随着接触点 9、10和11变得有效关闭，将导致输出17分别上升至1/2V、3/4V和V。这样，海水入侵水平 的简单指示通过SEM的电子电路获得，该电子电路读取电路5的输出17，并以模拟信号的数 字化形式将信息向上传递给井操作员，典型地通过作为井管理/诊断性遥感勘测的一部分 的井缆(well umbilical)进行传递。现有技术的问题是它不能检测由SCM中液压系统的渗漏所导致的液压流体入侵 SCM。目前，井操作员依靠流体源处的液压流体渗漏检测器，但是这些不能确认渗漏是否在 SCM内真的存在。进一步的问题是流经电极对的电流导致他们的腐蚀。本专利技术使得既能检测海水的入侵，又能检测SCM中液压流体的入侵，提供入侵程 度的更好的指示，并减少传感电极的腐蚀。最近在实验室中对SCM中被液压流体污染的绝缘油的传导性变化进行了测量，该 液压流体用于井控制系统，为基于乙二醇的反溶液(trans-aqua)流体。结果显示，油中污 染物的传导性远远小于海水所引起的传导性，从而，之前描述的现有污染检测技术不够灵 敏，从而不能检测到反溶液流体的入侵。测量还显示绝缘油中的海水和反溶液液压流体3(乙二醇)导致不能溶合的流体，其中两种污染物的密度都大于油。从而，这些污染物的入 侵迫使油从SCM的基底向上转移。本专利技术提供用于监测不希望的流体入侵SCM的改进的方 法，使得能够检测反溶液液压流体及海水的入侵，同时仍提供入侵程度的区域性测量，并使 用实质上减少传感电极对的腐蚀的多种测量方法。专利技术概述根据本专利技术的一方面，提供了具有罩壳的海底控制模块，罩壳内部具有至少一对 电极，与每对电极相连的电子设备用于监测由于所述电极暴露于的流体而导致的电极之间 的至少一个电气特性，其中该对或每对电极包括阵列，在阵列中，电极对中的每一个电极具 有指状物部分与另一电极的指状物部分交错。罩壳的基底上可具有至少一个这种阵列。优选地，在罩壳的基底上有多个这种阵 列，其中每一个，例如，位于或接近罩壳的相应角落。优选地，有一个这种阵列布置在罩壳的侧壁上并覆盖侧壁的一区域。在这种情形 中，布置在侧壁上的所述阵列可覆盖侧壁的较低区域，该阵列，例如，也覆盖罩壳基底的一 部分。罩壳基底的所述部分可位于或接近罩壳的角落。优选地，至少一个另外的这种阵列在所述阵列之后布置在罩壳侧壁上，所述或每 个另外的这种阵列沿着罩壳侧壁覆盖各自的区域。所述至少一个电气特征可包括电阻和电容中的至少一个。优选地，所述或每个阵列布置在电气绝缘材料的垫子上。优选地，所述电子设备由控制模块的海底电子模块提供。根据本专利技术的另一个方面，提供了具有罩壳的海底控制模块，罩壳内部有多个电 极对，与每对电极相连的电子设备用于监测由于所述电极暴露于的流体而导致的电极对的 电极之间的至少一个电气特征，其中所述电极对布置在罩壳的基底上。优选地，还有多个另外的电极对，其中的每一对沿着罩壳侧壁覆盖各自的区域，所 述电子控制设备与每对所述另外的电极对中的每个电极对的电极相连。优选地，对本专利技术的两个方面，电子设备在选定的时间段内以选定的间隔向所述 或每对电极的电极之间施加信号。根据本专利技术的模块可包括感测罩壳中流体压力的压力传感设备，以用来提供由罩 壳内部的流体泄漏引起的压力增大的指示。根据本专利技术的模块可包括释放设备，以响应罩壳内部的流体压力增大超过阈值而 从罩壳释放流体。可有流量表与所述释放设备耦合以提供流体释放的指示。根据本专利技术的另一方面，提供了具有罩壳的海底控制模块，罩壳内部具有至少一 个电极对，与所述或每对电极相连的电子设备用于监测由于所述电极暴露于的流体而导致 的电极对之间的至少一个电气特征，其中所述电子设备在选定的时间段内以选定的间隔向 所述或每对电极的电极之间施加信号。根据本专利技术的另一个方面，提供了包括压力传感设备的海底控制模块，所述压力 传感设备用于感测模块的罩壳中流体的压力，以用来提供由罩壳内部的流体泄漏引起的压 力增大的指示。根据本专利技术的另一个方面，提供了包括释放设备的海底控制模块，所述释放设备4用于响应罩壳内部的流体压力增大至大于阈值而从模块的罩壳释放流体。附图简述图1示出了先前技术的系统；图2示出了与图1的系统一起使用的电路；图3示出了根据本专利技术的实施方式的系统；图4、5和6示出了与图3的系统一起使用的电路形式；以及图7显示了如何提供压力释放设备。本专利技术的详细描述参考图3，图1系统中单独的电极对被以下电极对所代替，其中每对电极中的每个 电极具有指状物部分与另一电极的指状物部分交错或交织，以形成电极阵列。该阵列位于 电气绝缘的垫子18上，垫子18典型地安装在SCM的罩壳1的内部基底3上，并沿着SCM的 侧壁向上延伸。典型地，每个阵列被用铜印刷在柔性印刷线路板上然后镀金以进行防腐蚀 保护，该板安装在框架上。垫子被划分成四部分，较低的部分带有第一电极阵列19，包括水 平部分19a和垂直部分，其中水平部分19a在位于或接近罩壳1角落的基底3上的电气绝 缘垫上，垂直部分上升至SCM高度的四分之一。其他三个部分具有各自的电极阵列20、21 和22，并覆盖SCM高度的一半、四分之三和全部，从而产生四个垂直的检测区域。其他三个 小的水平镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底控制模块，具有罩壳，在所述罩壳内部有至少一对电极，有电子设备与所述或每对电极相连，以监测由于所述电极暴露于的流体而导致的所述电极之间的至少一个电气特性，其中所述或每对电极包括一阵列，在该阵列中，所述对中的每一个电极具有与另一电极的指状物部分交错的指状物部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安R戴维斯，阿德里安约翰德里克，西蒙大卫吉尔，
申请(专利权)人：维特科格雷控制有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]