水下设施的状态监控制造技术

本发明专利技术涉及水下设施的状态监控。一种用于对位于水下设施处的器具状态进行监控的方法包括以下步骤：ａ）感测与器具相关联的至少一个参数；ｂ）提供所述至少一个参数的预期行为的模型；ｃ）将所感测的参数与所述模型进行比较；和ｄ）基于所述比较评估器具的状态。

【技术实现步骤摘要】
水下设施的状态监控本专利技术涉及用于监控位于水下设施处的器具状态的方法和用于监控水下设施的部件的状态监控装置。具体地说，本专利技术可应用于如海底油气开采设施等水下设施。
技术介绍
与石油和天然气的开采相关联的海底设备通常被设计为具有高达约三十年的设 计使用年限。然而当然地，在这些复杂的设备件中，错误和故障仍然经常发生。恢复 故障模块的介入操作可能非常昂贵并且在短时间内执行这些操作的船只的可用性可能受 限。并且，设备内的故障可能对环境和个人安全存在潜在危害。例如，海底设备故障的类型包括导电线的绝缘中的电阻击穿和/或导线自身的击穿；液压和化学系统内的泄漏；节流阀内的磨损；阀致动器内的磨损；和控制电子器件的故障。当前用于检测这些故障的方法为利用安装于海底设备的传感器测量电气/电子 系统、液压系统、化学系统和生产系统内的各种参数。可能存在很多这种部署于海底的 传感器。这些测量中的很多可经由位于顶部的控制系统被监控，即位于陆地上的表面 处或者位于船只或平台上的表面处。目前，参数监控使用静定的警报设定点，以向位于 控制系统处的操作员报警出现了指示错误或故障的异常状态。通过简单的实施例，监 控系统可被设置为一旦传感器测量到高于设置的预定值的压力，则引发警报。该方法具有各种关联问题。这些问题包括1.尽管操作员熟悉系统的操作，但是操作员可能不擅长设备的运作。因此，由 于一旦检测到了异常状态则操作员可能必须联系设备的供应商，因此这可能影响对问题 的反应时间。这可能相应地大大地增加问题的解决时间和诊断。2.由于在低设定点或高设定点处静态警报的性质，担心的故障状态通常已经在 该阶段发展成熟。因此，在设备故障之前进行安排维修未必可行。3.测量系统未考虑流体生成系统内的部件之间的相互作用。4.测量系统通常产生大量遥测数据，这使得操作员很难了解系统的状况，这是 因为一些设备操作比其它设备操作更重要。5.系统的状态的可视性被限制于训练过的操作员，而对于高级用户可能是不可 用的。本专利技术的目的是解决上述问题。该目的是通过对与设施部件相关联的感测参数 的预期行为进行建模并且利用实际感测值对这些模型进行校正的方式实现的。因此，本专利技术允许远程监控海底设备的状态，以提供增强的反馈和异常状态检 测。通过对已测量参数进行建模，本专利技术提供了预警和诊断信息，从而允许开展预防行 动或安排维修。通过使用现有传感器，本专利技术可由现有海底装置使用，或者可选择地，新的装 置可被优化以允许本专利技术。本发 明存在多个优点。这些优点包括a)由于已安排的维修使生产的停机时间减少；b)减少的无计划介入的成本；c)具有较少经验的操作员被要求操作系统；d)较快的响应时间以对情况做出反应；e)更好的系统性能/状态的可视性；和f)与其它感兴趣的各方共享数据的能力。根据本专利技术的第一方面，一种用于监控位于水下设施处的器具的状态的方法被 提供，该方法包括以下步骤a)感测与器具相关联的至少一个参数；b)提供至少一个参数的预期行为的模型；c)将所感测的参数与所述模型进行比较；和d)基于所述比较评估器具的状态。步骤b)、C)和d)优选地是通过利用专家系统被执行的，例如，包含历史数据库 的专家系统。该方法可包括以下步骤给专家系统提供来自于外部源的输入，所述输入 被用于增强模型。步骤a)可包括感测多个参数和/或步骤a)可包括核对与参数相关联的任意警 报。每个参数和/或警报可被分配模型内的优先级别。根据本专利技术所述的方法可被用于脐带(umbilical)导电体状态的监控。在该情况 下，步骤a)可包括感测下述各项中的至少一个表面LIM的读数、表面输入电压、表面 输入电流、水下输入电压、水下输入电流和水下LIM。根据本专利技术所述的方法可被用于检测和/或监控液压流体泄漏。在该情况下， 步骤a)可包括感测下述各项中的至少一个阀的启动、设施内的液压流体流量、离开位 于表面处的液压流体储存器的液压流体量和设施的控制系统内的一个或多个点处的液压 流体压力。根据本专利技术所述的方法可被用于检测和/或监控节流阀内的磨损或侵蚀，例如 通过包括确定流过节流阀的流速的步骤。流速可通过利用与节流阀相邻的流量计以直接 确定通过节流阀的流量的方式被确定，或者流速可通过测量节流阀的入口和出口处的流 体的压力特征和温度特征的方式被确定。根据本专利技术所述的方法可被用于检测和/或监控阀致动器内的磨损，例如通 过包括确定由阀的驱动消耗的流体体积的步骤。体积可通过测量阀的每一侧处的液压流 体压力的方式被确定，或者体积可通过直接测量被确定。该方法可包括监控执行的阀驱 动的数量的步骤。在该情况下，步骤C)可包括将驱动的数量与致动器部件的已知寿命进 行比较。该方法可包括确定使致动器移动满行程所需的时间的步骤。在该情况下，该方 法可进一步包括以下步骤利用所确定的所需时间计算致动器内的摩擦。根据本专利技术所述的方法可被用于检测和/或监控用于控制设施处的器具的电子 部件的故障。在该情况下，步骤a)可包括感测下述各项中的至少一个在设施中的至少一个位置处的温度、压力、湿度、部件吸收的电流、信号电平和电压。该方法可包括以下步骤确定水下电气连接器的状况，例如通过获得下述各项中的至少一个LIM测量、液压流体流量测定和化学剂注入流量测定。根本专利技术的第二方面，一种用于监控水下设施的部件的状态监控装置被提供， 其包括与部件相关联的传感器，其与用于感测参数并且输出指示所述参数的信号；和专家系统，其被布置为接收每个所述输出信号，该专家系统包括所述参数的预 期行为的模型。专家系统可包括历史数据库。该部件可包括脐带和关联的脐带终端组件，状态监控装置适合于监控部件的导 电体的状态。在该情况下，状态监控装置可包括用于感测下述各项中的一个或多个的传 感器表面LIM读数、表面输入电压、表面输入电流、水下输入电压、水下输入电流和 水下LIM。状态监控装置可包括用于核对与参数相关联的任意警报的装置。该部件可包括液压流体系统，状态监控装置适合于检测和/或监控来自于系统 的液压流体泄漏。在该情况下，状态监控装置可包括用于感测下述各项中的至少一个的 传感器设施处的阀的启动、设施内的液压流体流量、离开位于表面处的液压流体储存 器的液压流体量和设施的控制系统内的一个或多个点处的液压流体压力。该部件可包括节流阀，状态监控装置适合于检测和/或监控节流阀内的磨损或 侵蚀。在该情况下，状态监控装置可包括用于确定流过节流阀的流速的装置。流速确定 装置可包括与节流阀相邻以直接确定通过节流阀的流量的流量计，或者流速确定装置可 包括用于测量节流阀的入口和出口处的流体的压力特征和温度特征的传感器。该部件可包括阀致动器，状态监控装置适合于检测和/或监控阀致动器内的磨 损。在该情况下，状态监控装置可包括用于确定由阀的驱动消耗的流体体积的装置。体 积确定装置可包括位于阀的每一侧处的液压流体压力传感器或者体积确定装置可包括体 积传感器。状态监控装置可包括用于监控执行的阀驱动的数量的装置。在该情况下，专 家系统可适合于将驱动的数量与致动器部件的已知寿命进行比较。状态监控可包括用于 确定使致动器移动满行程所需的时间的装置。在该情况下，状态监控装置可进一步包括 通过利用已确定的时间计算致动器内的摩擦的装置。该部件可包括用于控制设施处的器具的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对位于水下设施处的器具的状态进行监控的方法，包括以下步骤：ａ）感测与所述器具相关联的至少一个参数；ｂ）提供所述至少一个参数的预期行为的模型；ｃ）将所述所感测的参数与所述模型进行比较；和ｄ）基于所述比较评估所述器具的状态。

【技术特征摘要】
GB 2009-9-21 0916421.11.一种用于对位于水下设施处的器具的状态进行监控的方法，包括以下步骤a)感测与所述器具相关联的至少一个参数；b)提供所述至少一个参数的预期行为的模型；c)将所述所感测的参数与所述模型进行比较；和d)基于所述比较评估所述器具的状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)、c)和d)是利用专家系统被执行的。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述专家系统包括历史数据库。4.根据权利要求2和3中的任意一项所述的方法，包括给所述专家系统提供来自于外 部源的输入的步骤，所述输入被用于增强所述模型。5.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中步骤a)包括感测多个参数。6.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中步骤a)包括核对与所述参数相 关联的任意警报。7.根据权利要求5和6中的任意一项所述的方法，其中每个参数和/或警报在所述模 型中被分配一优先级别。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法被用于脐带导电体状 态的监控。9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤a)包括感测下述项中的至少一个表 面LIM的读数、表面输入电压、表面输入电流、水下输入电压、水下输入电流和水下 LIM。10.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法被用于检测和/或监 控液压流体泄漏。11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤a)包括感测下述项中的至少一个阀的启动；所述设施内的液压流体的流量；离开位于所述表面处的液压储存器的液压流体的量；和所述设施的控制系统内的一个或多个点处的液压流体压力。12.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法被用于检测和/或监 控节流阀内的磨损或侵蚀。13.根据权利要求12所述的方法，包括确定通过所述节流阀的流速的步骤。14.根据权利要求13所述的方法，其中通过使用与所述节流阀相邻的流量计以直接确 定通过所述节流阀的流量的方式来确定所述流速。15.根据权利要求13所述的方法，其中通过测量所述节流阀的入口和出口处的流体的 压力特征和温度特征的方式来确定所述流速。16.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法被用于检测和/或监 控阀致动器内的磨损。17.根据权利要求16所述的方法，包括确定由驱动所述阀所消耗的流体的体积的步马聚ο18.根据权利要求17所述的方法，其中通过测量所述阀的每一侧处的液压流体压力的 方式确定所述体积。19.根据权利要求17所述的方法，其中所述体积是通过直接测量的方式被确定的。20.根据权利要求16至19中的任意一项所述的方法，包括监控所执行的驱动的数量 的步骤。21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤c)包括将驱动的所述数量与致动器部件 的已知寿命进行比较。22.根据权利要求16至21中的任意一项所述的方法，包括确定使所述致动器移动满 行程所花费的时间的步骤。23.根据权利要求22所述的方法，还包括利用所确定的所花费的时间计算所述致动器 内的摩擦的步骤。24.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法被用于检测和/或监 控用于控制所述设施处的器具的电子部件的故障。25.根据权利要求24所述的方法，其中步骤a)包括感测下述项中的至少一个在所 述设施中的至少一个位置处的温度、压力、湿度、部件吸收的电流、信号电平和电压。26.根据权利要求24和25中的任意一项所述的方法，包括确定水下电气连接器的状 况的步骤。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述连接器的状况是通过获得下述项中的至少 一个的方式被确定的LIM测量、液压流体流量测定和化学剂注入流量测定。28.—种用于监控水下设施的部...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特霍利，尼古拉森埃尔森，
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]