專利名稱：電氣故障位置確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定水下流體抽取設(shè)施處的電纜中的故障的位置的方法以及水下流體抽取設(shè)施。
背景技術(shù)：
例如引起導(dǎo)體和地短路的電纜的絕緣擊穿在任何環(huán)境中都會(huì)有問(wèn)題。只是識(shí)別已經(jīng)發(fā)生這種故障往往是不夠的，還要確定故障的位置。存在可用于完成這個(gè)任務(wù)的各種技術(shù)和裝置。但是，當(dāng)電纜用于可能不容易實(shí)行這類技術(shù)或裝置的使用的遠(yuǎn)程位置或難以接近的位置時(shí)，問(wèn)題被加劇。水下流體抽取設(shè)施、例如海底烴類抽取設(shè)施是這類遠(yuǎn)程位置的示例。當(dāng)前，測(cè)量海底電纜的線路隔離以尋找絕緣的擊穿，從而確定是否已經(jīng)發(fā)生故障。 通過(guò)這種信息，能夠觀測(cè)到長(zhǎng)期趨勢(shì)。但是，這種技術(shù)沒(méi)有提供關(guān)于電纜上的故障的位置的信息。如上所述，在設(shè)施的頂層/表面部分，這不是大問(wèn)題，因?yàn)槟軌蚴褂檬袌?chǎng)上“現(xiàn)貨供應(yīng)”的電纜故障檢測(cè)器。但是，對(duì)于例如包括通信電子模塊(CEM)或者電力和通信分配模塊 (PCDM)等等的分布式系統(tǒng)，沒(méi)有了解海底電纜上的故障位置的簡(jiǎn)易方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是克服這些問(wèn)題，并且簡(jiǎn)單健壯地提供水下電纜上的絕緣擊穿故障的位置。這個(gè)目標(biāo)通過(guò)使用時(shí)域反射計(jì)來(lái)定位電纜上的故障位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明特別適用于連接到水下流體抽取設(shè)施的分布式系統(tǒng)的臍帶電纜。本發(fā)明提供各種優(yōu)點(diǎn)，例如它使石油公司能夠準(zhǔn)確查找電纜故障所在位置，使得他們能夠然后作出關(guān)于如何繼續(xù)進(jìn)行的精明判斷，例如，他們可決定調(diào)查引起故障的原因， 諸如捕魚設(shè)備、腐蝕等等。按照本發(fā)明的第一方面，提供一種確定水下流體抽取設(shè)施處的電纜中的故障的位置的方法，包括下列步驟a)在該設(shè)施處提供時(shí)域反射計(jì)單元，該單元被連接到電纜內(nèi)的至少一根電線；b)使該單元向該電線發(fā)送電流脈沖；c)檢測(cè)在該單元接收的反射脈沖；d)確定脈沖發(fā)送與反射脈沖接收之間的持續(xù)時(shí)間，并且使用該持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算故障與單元之間的距離；以及e)使用所計(jì)算的距離來(lái)確定電線上的故障的位置。按照本發(fā)明的第二方面，提供一種水下流體抽取設(shè)施，其中包括用于確定設(shè)施處的電纜中的故障的位置的部件，故障位置確定部件包括時(shí)域反射計(jì)單元，該單元被連接到電纜內(nèi)的至少一根電線。


現(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中圖1示意示出按照本發(fā)明的用于海底流體抽取設(shè)施的分配系統(tǒng)；以及圖2示意示出圖1的時(shí)域反射計(jì)模塊的更詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示意示出本發(fā)明的第一實(shí)施例。主臍帶電纜1將頂層/表面位置2與包括位于海底的多個(gè)井樹(shù)5的水下裝置連接。在海底，臍帶1進(jìn)入電力和通信分配模塊(PCDM)3， 在其中它被分為多個(gè)附屬臍帶電纜4，每個(gè)附屬臍帶電纜4端接于相應(yīng)的井樹(shù)5，因而提供分布式系統(tǒng)。在最簡(jiǎn)單的情況下，各臍帶4攜帶一對(duì)電線，以便向樹(shù)5發(fā)送電力或通信。在更典型的實(shí)施例中，臍帶可攜帶多個(gè)電線對(duì)，這些電線對(duì)承載電力和通信信號(hào)并且對(duì)電力和通信信號(hào)提供備份。時(shí)域反射計(jì)模塊(TDRM)6連接到分布式系統(tǒng)的電線，以便檢測(cè)線對(duì)地絕緣故障的位置，如圖2更詳細(xì)示出。圖2示出連接到臍帶4內(nèi)的電線7的TDRM 6。TDRM 6包括微處理器8，從(對(duì)地) 隔離的電源9向微處理器8供給電力。微處理器8連接成與隔離的以太網(wǎng)鏈路13進(jìn)行通信，以太網(wǎng)鏈路13設(shè)置成與外部組件進(jìn)行通信。通常，鏈路13將設(shè)置成經(jīng)由海底電子模塊 (SEM-未示出)與頂層/表面位置2進(jìn)行通信。微處理器8連接到驅(qū)動(dòng)(或“發(fā)送”)放大器10，并且適合向其傳遞電流。微處理器8還連接到其柵極由微處理器8控制的選通接收放大器11，并且適合從選通接收放大器11接收信號(hào)。提供由微處理器8獨(dú)立控制的多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)12、14，其中各開(kāi)關(guān)連接在放大器10、11與不同的相應(yīng)電線之間(圖2中為清晰起見(jiàn)，僅示出兩個(gè)這種開(kāi)關(guān))。一種可能的操作模式如下當(dāng)需要電線7上的絕緣故障的位置時(shí)，通過(guò)外部以太網(wǎng)通信鏈路13來(lái)命令微處理器8 (例如，在來(lái)自頂層/表面位置2的請(qǐng)求時(shí))即刻閉合開(kāi)關(guān)12，并且因而產(chǎn)生極短的電流脈沖。脈沖經(jīng)由驅(qū)動(dòng)放大器10施加在臍帶4的電線7與地(通常為臍帶的金屬護(hù)套)之間，同時(shí)，由微處理器8斷開(kāi)接收放大器11。與脈沖結(jié)束同步，由微處理器8接通放大器11。脈沖將通過(guò)臍帶及其分配系統(tǒng)沿電線7傳播。如果脈沖遇到絕緣故障，則該脈沖將從故障位置反射并且向著TDRM 6傳回，在其中它由接收放大器 11接收并且被饋送到微處理器8。然后，這又可測(cè)量脈沖發(fā)送與反射脈沖的接收之間的持續(xù)時(shí)間At，并且采用如下的簡(jiǎn)單計(jì)算，使用這個(gè)時(shí)間來(lái)計(jì)算從脈沖注入點(diǎn)到故障的距離χ = vAt/2其中，ν =脈沖的傳播速度(這是已知的)，以及χ =從脈沖注入點(diǎn)到故障的距離。這個(gè)信息然后經(jīng)由以太網(wǎng)通信鏈路13發(fā)送到需要它的任何地方，例如頂層/表面位置。應(yīng)指出，上述過(guò)程提供故障離TDRM 6的距離的準(zhǔn)確確定。但是，在分布式系統(tǒng)中， 單獨(dú)的這個(gè)過(guò)程可能不足以確定故障位于系統(tǒng)的哪一部分。為了更準(zhǔn)確地確定故障的位置，檢查裝置內(nèi)的組件、例如海底樹(shù)5(參見(jiàn)圖1)的性能，并且識(shí)別具有受損性能的組件。由于絕緣故障很可能影響這些樹(shù)5其中之一的性能，所以能夠識(shí)別具有故障的分配系統(tǒng)的準(zhǔn)確部分。例如，假定TDRM 6識(shí)別出故障處于距離ζ米之外。在這個(gè)距離的故障可能影響多個(gè)樹(shù)A、B和C。但是，如果樹(shù)A和C的性能沒(méi)有受損，則通過(guò)受損性能信息和距離確定的相關(guān)可以推斷，故障位于鏈接到樹(shù)B的臍帶4上離TDRM 6的距離為ζ處。性能可由位于頂層 /表面或者位于裝置處的部件來(lái)檢查。通過(guò)添加連接到不同的相應(yīng)電線的其它開(kāi)關(guān)14以及對(duì)微處理器8中的軟件的適當(dāng)變更，可對(duì)臍帶中的其它電線進(jìn)行對(duì)地絕緣檢查。上述實(shí)施例只是示范性的，并且本發(fā)明的范圍之內(nèi)的其它可能性和備選方案將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚知道的。例如，TDRM 6可位于它自身的殼體中，或者可位于諸如在 CEM, SEM或PCDM內(nèi)的任何其它方便的位置。代替將專用電源用于TDRM，可從臍帶或者從裝置處可獲得的任何其它電源獲取電力。
權(quán)利要求
1.一種確定水下流體抽取設(shè)施處的電纜中的故障的位置的方法，包括下列步驟a)在所述設(shè)施處提供時(shí)域反射計(jì)單元，所述單元被連接到所述電纜內(nèi)的至少一根電線.一入 ，b)使所述單元向所述電線發(fā)送電流脈沖；c)檢測(cè)在所述單元接收的反射脈沖；d)確定脈沖發(fā)送與反射脈沖接收之間的持續(xù)時(shí)間，并且使用所述持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算所述故障與所述單元之間的距離；以及e)使用所計(jì)算的距離來(lái)確定所述電線上的故障的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括識(shí)別所述設(shè)施處具有受損性能的組件的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟e)包括將所述持續(xù)時(shí)間信息與所述具有受損性能的組件相關(guān)以確定故障位置。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述單元經(jīng)由以太網(wǎng)鏈路與外部組件進(jìn)行ififn。
5.一種水下流體抽取設(shè)施，包括用于確定所述設(shè)施處的電纜中的故障的位置的部件， 所述故障位置確定部件包括時(shí)域反射計(jì)單元，所述單元被連接到所述電纜內(nèi)的至少一根電線。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)施，其中，所述單元位于通信電子模塊、海底電子模塊或者電力和通信分配模塊其中之一內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5和6中的任一項(xiàng)所述的設(shè)施，其中，所述單元包括用于與外部組件進(jìn)行通信的以太網(wǎng)鏈路。
8.如以上任一權(quán)利要求所述的方法或設(shè)施，其中，所述水下流體抽取設(shè)施包括海底烴類抽取設(shè)施。
9.一種實(shí)質(zhì)上如本文中參照附圖所述的方法。
10.一種實(shí)質(zhì)上如本文中參照附圖所述的水下流體抽取設(shè)施。
全文摘要
本發(fā)明名稱是“電氣故障位置確定”。一種確定水下流體抽取設(shè)施處的電纜中的故障的位置的方法，包括下列步驟a)在該設(shè)施處提供時(shí)域反射計(jì)單元，該單元被連接到電纜內(nèi)的至少一根電線；b)使該單元向該電線發(fā)送電流脈沖；c)檢測(cè)在該單元接收的反射脈沖；d)確定脈沖發(fā)送與反射脈沖接收之間的持續(xù)時(shí)間，并且使用該持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算故障與單元之間的距離；以及e)使用所計(jì)算的距離來(lái)確定電線上的故障的位置。
文檔編號(hào)G01R31/11GK102331549SQ201110154029
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者M·斯托克斯 申請(qǐng)人:韋特柯格雷控制系統(tǒng)有限公司