水下采油树智能监测与动态故障诊断系统技术方案

本发明专利技术属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，可实时监测多台水下采油树系统的状态信息，通过声纳信号分别发射到海洋采油平台上，进行综合诊断分析，提高海洋石油开发的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。
技术介绍
随着海洋石油开发事业的迅速发展，现代海洋石油勘探开发的范围已经从近海、浅海逐步向远海、深海区域进军，其开发方式也逐步从海洋平台向以水下生产系统为基础的发展方向上转移。水下生产系统不仅具有能够提高采收率、解决油井产出物处理和输送等问题，而且受海平面环境的影响较小，能够适用于深水或超深水油气开发，因此备受关注并得到蓬勃发展。水下采油树是水下生产系统最重要的设备之一，电液复合控制系统是目前水下采油树最常用的控制方式。水下采油树系统在控制油井生产、调节出油产量等方面起着至关重要的作用，它的性能好坏直接决定整个水下生产系统运行的状态。国内外经验表明，水下采油树系统多次在电控系统、液控系统和机械系统的不同部位发生故障，导致平台停产，造成巨大经济损失。由于水下采油树系统位于深水海底，通常采用水下机器人进行水下检测，或者将采油树整体提至平台再行检测，这些故障检测与诊断的难度很大、花费很高。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统。为实现上述目的，本专利技术采用下述方案：水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，可实时监测多台水下采油树系统的状态信息，通过声纳信号分别发射到海洋采油平台上，进行综合诊断分析，从而定位水下采油树系统的故障位置，判断故障类型，评估故障严重程度。操作人员可“对症下药”，迅速给出排除故障的对策和措施，提高海洋石油开发的安全性。附图说明图1是电液复合型水下采油树系统的示意图；图2是附带智能监测与动态故障诊断系统的水下采油树系统的示意图；图中，101、主控站，102、水下控制模块，103、水下采油树液压系统，104、水下采油树机械系统，105、水下电子模块，106、水下液压模块，201、信号接收与故障诊断子系统，202、动态故障诊断模块，203、水上数据综合处理模块，204、第一声纳信号接收模块，205、第二声纳信号接收模块，206、第N声纳信号接收模块，207、充电锂电池，208、声纳信号发射模块，209、水下数据综合处理模块，210、数据采集与声纳信号发射子系统，211、电控系统数据采集与处理模块，212、液控系统数据采集与处理模块，213、机械系统数据采集与处理模块。具体实施方式如图1所示，电液复合型水下采油树系统，包括：主控站101、水下控制模块102、水下采油树液压系统103和水下采油树机械系统104；其中，主控站101位于海洋采油平台上，水下控制模块102固定在水下采油树上，水下控制模块102由水下电子模块105和水下液压模块106构成，主控站101和水下电子模块105使用光纤或者电缆线相连，通过以太网技术或者电力载波技术进行通讯，控制信号在主控站101进行编码，传输到水下控制模块102，在水下电子模块105中进行解码；水下电子模块105与水下液压模块106采用电缆线相连，解码后的控制信号控制水下液压模块106中的电磁阀打开或关闭；水下液压模块106与水下采油树液压系统103相连，水下采油树液压系统103安装于水下采油树机械系统104上，通过电磁阀控制液压流向来控制水下采油树系统上的阀门和连接器的打开或关闭，从而完成石油输送、化学药剂注入和安全生产关断。如图2所示，水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统201和数据采集与声纳信号发射子系统210；信号接收与故障诊断子系统201位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统210位于水下控制模块102内；每个水下控制模块102内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统210；信号接收与故障诊断子系统201和信号采集与声纳信号发射子系统210之间通过声纳进行数据的传输，从而省去了海底不同位置的采油树系统与海洋采油平台之间的传输线缆，提高了智能监测与动态故障诊断系统的便携性。数据采集与声纳信号发射子系统210，包括：充电锂电池207、声纳信号发射模块208、水下数据综合处理模块209、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213；充电锂电池207与水下电子模块105相连接，由水下电子模块105为充电锂电池207实时充电，充电锂电池207为声纳信号发射模块208、水下数据综合处理模块209、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213提供电源动力；当水下电子模块105出现故障时，充电锂电池207仍能保证数据采集与声纳信号发射子系统210正常工作，进行传感器数据采集与声纳信号发射；声纳信号发射模块208与水下数据综合处理模块209通过信号线缆连线，水下数据综合处理模块209与水下电子模块105、电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213分别通过信号线缆连线相连；电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213内的数据和水下电子模块105的数据，先传输到水下数据综合处理模块209进行综合处理，再传输到声纳信号发射模块208进行信号发射。为控制水下采油树系统，水下电子模块105已经采用部分传感器监测水下采油树系统的实时状态。为了获得更精确的故障诊断结果，在水下电子模块105内增设电流、电压传感器，在水下液压模块106和水下采油树液压系统103内增设压力、流量、温度传感器，在水下采油树机械系统104内增设振动、角度传感器。电控系统数据采集与处理模块211、液控系统数据采集与处理模块212和机械系统数据采集与处理模块213，均采用数字信号处理器DSP开发。电控系统数据采集与处理模块211与水下电子模块105相连，用于采集水下电子模块105的电流、电压传感器数据，并进行数据的滤波、去噪预处理；液控系统数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；其特征在于：信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。

【技术特征摘要】
1.一种水下采油树智能监测与动态故障诊断系统，包括：信号
接收与故障诊断子系统和数据采集与声纳信号发射子系统；其特征在
于：信号接收与故障诊断子系统位于钻井平台上的控制室内，数据采
集与声纳信号发射子系统位于水下控制模块内；每个水下控制模块内
设置一套数据采集与声纳信号发射子系统；信号接收与故障诊断子系
统和信号采集与声纳信号发射子系统之间通过声纳进行数据的传输。
2.根据权利要求1所述的水下采油树智能监测与动态故障诊断
系统，其特征在于：数据采集与声纳信号发射子系统，包括：充电锂
电池、声纳信号发射模块、水下数据综合处理模块、电控系统数据采
集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和机械系统数据采集与
处理模块；充电锂电池与水下电子模块相连接，由水下电子模块为充
电锂电池实时充电，充电锂电池为声纳信号发射模块、水下数据综合
处理模块、电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理
模块和机械系统数据采集与处理模块提供电源动力；当水下电子模块
出现故障时，充电锂电池仍能保证数据采集与声纳信号发射子系统正
常工作，进行传感器数据采集与声纳信号发射；声纳信号发射模块与
水下数据综合处理模块通过信号线缆连线，水下数据综合处理模块与
水下电子模块、电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与
处理模块和机械系统数据采集与处理模块分别通过信号线缆连线相
连；电控系统数据采集与处理模块、液控系统数据采集与处理模块和
机械系统数据采集与处理模块内的数据和水下电子模块的数据，先传
输到水下数据综合处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宝平，黄磊，刘永红，袁晓兵，马云鹏，赵玉斌，展宝成，刘增凯，纪仁杰，郭晓晓，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37