據(jù)悉，2017年11月21日，中國海洋石油總公司申請了一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利——水下采油樹液壓閥門性能在線監(jiān)測及診斷系統(tǒng)和方法。本發(fā)明屬于水下油氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于計算機(jī)數(shù)據(jù)采集及分析，對水下采油樹液壓閥門性能進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測及診斷的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明背景

水下采油樹是深水油氣田開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備之一，每座水下采油樹上安裝的液壓控制閥門多達(dá)10個以上，閥門的可靠性直接影響著深水油氣田的安全運(yùn)行。因此在日常生產(chǎn)作業(yè)中需要重點(diǎn)關(guān)注采油樹閥門關(guān)閉及打開是否正常，液壓是否存在泄漏等。目前通用的做法是利用工程船舶載運(yùn)水下機(jī)器人檢查采油樹所有部位，并逐個打開和關(guān)閉閥門來確認(rèn)開關(guān)狀態(tài)是否正常。該做法優(yōu)點(diǎn)是檢查全面到位，但缺點(diǎn)也特別突出：(1)一次作業(yè)所需時間長，效率低，且不能實(shí)時對采油樹閥門性能進(jìn)行檢測;(2)工程船舶及水下機(jī)器人的作業(yè)易受惡劣天氣及海況的影響，導(dǎo)致檢測工作受影響，甚至作業(yè)暫停;(3)海上施工作業(yè)存在人員及設(shè)備的安全風(fēng)險;(4)海上作業(yè)需要出動大型工程設(shè)備及大量作業(yè)人員，作業(yè)費(fèi)用高。

為了克服人工檢測的上述缺點(diǎn)，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)一種對水下采油樹液壓閥門進(jìn)行自動檢測的監(jiān)測及診斷系統(tǒng)，用于替代工程船舶和水下機(jī)器人的相關(guān)工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水下采油樹液壓閥門性能在線監(jiān)測及診斷系統(tǒng)和方法，以代替工程船舶及水下機(jī)器人的相關(guān)工作，完成采油樹液壓閥門數(shù)據(jù)在線實(shí)時采集、儲存、工作性能分析、故障識別診斷、液壓泄漏分析、泄漏量計算、曲線圖形及報警信息顯示、診斷報告打印等，對閥門工作性能及故障進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的分析。

圖為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

本發(fā)明基于如下的原理：每個液壓閥門在打開的過程中，其供給液壓壓力和執(zhí)行器液壓壓力隨著時間變化形成自身獨(dú)有的曲線，如果實(shí)際曲線與該閥門正常工作時的標(biāo)準(zhǔn)曲線有差異，則說明閥門存在故障，通過分析實(shí)際曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線在不同時間段存在何種差異，即可以找出問題的原因;同時液壓閥門在關(guān)閉的過程中，其排放液壓壓力和執(zhí)行器液壓壓力隨著時間變化也形成與打開過程中不一樣的特有曲線，通過分析實(shí)際曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線在不同時間段存在何種差異，也可以找出閥門故障的原因;同時通過跟蹤分析采油樹上的供給液壓壓力、閥門開關(guān)次數(shù)及液壓液消耗量的變化趨勢，便可識別出水下采油樹是否存在液壓液泄漏。利用深水油氣田開發(fā)裝置現(xiàn)有的控制系統(tǒng)及設(shè)備，通過采集相關(guān)的液壓數(shù)據(jù)、設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)用模塊及數(shù)據(jù)庫，來組成一個水下采油樹液壓閥門性能在線實(shí)時監(jiān)測及診斷的系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種水下采油樹液壓閥門性能在線監(jiān)測及診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)收集部分和數(shù)據(jù)處理部分;所述數(shù)據(jù)收集部分分別收集水下電子模塊和/或液壓供應(yīng)模塊和/或生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的液壓數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分;所述數(shù)據(jù)處理部分對所述液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和處理，結(jié)合事先存儲的標(biāo)準(zhǔn)液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析，輸出檢測結(jié)果和診斷信息。

具體地，所述數(shù)據(jù)收集部分收集的水下電子模塊數(shù)據(jù)包括每一個水下采油樹閥門在打開過程中的液壓供給壓力、執(zhí)行器液壓壓力、閥門打開時間，以及閥門在關(guān)閉過程中的執(zhí)行器液壓壓力、液壓排放壓力、閥門關(guān)閉時間;上述數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理部分存儲分析，形成兩條液壓壓力曲線，分別與預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中打開和關(guān)閉該閥門的兩條標(biāo)準(zhǔn)液壓壓力曲線進(jìn)行對比，得到閥門工作狀態(tài)是否正常、是否存在故障及存在何種故障，并輸出故障報警信息及閥門工作性能的分級診斷報告。

所述生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的液壓數(shù)據(jù)包括從水上主控站MCS中統(tǒng)計閥門開關(guān)次數(shù)數(shù)據(jù)、液壓液消耗量數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分，結(jié)合水下采油樹液壓壓力數(shù)據(jù)，形成曲線，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比分析，得到水下采油樹液壓是否存在泄漏，及計算泄漏量，并顯示液壓液泄漏的報警提示。

所述數(shù)據(jù)處理部分包括數(shù)據(jù)處理站及輸出設(shè)備;所述數(shù)據(jù)處理站包括數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用模塊、條件設(shè)定模塊、液壓曲線模塊、閥門性能分析模塊、液壓泄漏分析模塊、警報模塊、報表報告模塊;所述輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)及報警設(shè)備。所述數(shù)據(jù)處理部分是水上控制中心的一部分，通過在原有生產(chǎn)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的功能模塊來實(shí)現(xiàn)。

一種水下采油樹液壓閥門性能在線監(jiān)測及診斷方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)數(shù)據(jù)采集：收集水下電子模塊和/或液壓供應(yīng)模塊和/或生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的液壓數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分;(2)數(shù)據(jù)處理：對所述液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和處理，結(jié)合事先存儲的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;(3)輸出：通過顯示器和/或打印機(jī)和/或報警設(shè)備輸出檢測和診斷信息。

具體地，所述數(shù)據(jù)的收集和處理包括：(1)收集包括每一個水下采油樹閥門在打開過程中的液壓供給壓力、執(zhí)行器液壓壓力、閥門打開時間，以及閥門在關(guān)閉過程中的執(zhí)行器液壓壓力、液壓排放壓力、閥門關(guān)閉時間;上述數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理部分存儲分析，形成兩條液壓壓力曲線，分別與預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中打開和關(guān)閉該閥門的兩條標(biāo)準(zhǔn)液壓壓力曲線進(jìn)行對比，得到閥門工作狀態(tài)是否正常、是否存在故障及存在何種故障，并輸出故障報警信息及閥門工作性能的分級診斷報告;(2)從水上主控站MCS中統(tǒng)計閥門開關(guān)次數(shù)數(shù)據(jù)、液壓液消耗量數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分，結(jié)合水下采油樹液壓壓力數(shù)據(jù)，形成曲線，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比分析，得到水下采油樹液壓是否存在泄漏及計算泄漏量，并顯示液壓液泄漏的報警提示。

本發(fā)明充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)控制設(shè)備及系統(tǒng)，增加相應(yīng)的應(yīng)用模塊，完成數(shù)據(jù)收集及傳輸;所有數(shù)據(jù)處理均為模塊化，便于修改及擴(kuò)展;輸出顯示圖文信息及生成報告便于實(shí)施檢測。本發(fā)明的有益效果在于：(1)在線實(shí)時采集分析數(shù)據(jù)，大幅度提高了生產(chǎn)效率;(2)不受惡劣天氣及海況等情況影響，自動檢測系統(tǒng)可以全天候不間斷對水下閥門的工作情況進(jìn)行檢測和診斷;(3)消除了現(xiàn)有技術(shù)在施工作業(yè)時人員及設(shè)備的安全風(fēng)險;(4)節(jié)約成本。本系統(tǒng)可以應(yīng)用到水下各種液壓閥門的監(jiān)測和診斷中，作業(yè)時不再需要出動大型工程設(shè)備及大量作業(yè)人員，可以大量節(jié)約人員和設(shè)備成本。