專利名稱：監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作。
背景技術(shù)：
在海底油井和氣井的生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了關(guān)閉原理，以確保針對(duì)因異常操作條件、烴意外釋放或其它事故可造成的后果保護(hù)人員、環(huán)境和設(shè)備。這通常需要包含在系統(tǒng)中內(nèi)置的生產(chǎn)關(guān)閉和緊急關(guān)閉機(jī)制，以使系統(tǒng)因故障而進(jìn)入(fail to)安全狀況。在這方面，隨時(shí)知道所有海底閥門及其起動(dòng)器(構(gòu)成生產(chǎn)控制系統(tǒng)的組成部分) 的狀態(tài)很重要，特別是在已發(fā)生故障安全(fail-safe)關(guān)閉之后。但是，可能會(huì)出現(xiàn)此信息不可用并且其中此知識(shí)對(duì)于消除問(wèn)題(例如井或管道溢油)至關(guān)重要的情況。最近墨西哥灣的事件證明了這一需要。因海底故障(其中無(wú)法使用現(xiàn)有系統(tǒng)功能性獲得相關(guān)狀態(tài)信息)導(dǎo)致的故障安全關(guān)閉的示例是在井采油樹(shù)與配電和保護(hù)模塊(PDPM)之間出現(xiàn)的那些，配電和保護(hù)模塊安裝在海底并且是與采油樹(shù)的主要海底接口，提供電力、水力和通信到每個(gè)采油樹(shù)。此類故障包括采油樹(shù)與I3DPM之間的通信故障；采油樹(shù)與I3DPM之間的電力線故障；采油樹(shù)與I3DPM之間的水力線故障；以及以上三種故障的組合?？赡艽嬖谄渌闆r。任何這些鏈路中的故障將導(dǎo)致甲板上有關(guān)閥門狀態(tài)的信息不可用。在所有這些情況中，流量控制閥和保護(hù)閥進(jìn)入故障安全狀況，但是因?yàn)殛P(guān)心的采油樹(shù)與roPM之間無(wú)法通信，因此無(wú)法檢驗(yàn)閥門的實(shí)際狀態(tài)?？朔@一障礙的方法將極大提高烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的功能安全。作為現(xiàn)有技術(shù)，可提及WO 2009/122168 ;因特網(wǎng)文章“To the lastdrop”，第 63-66 頁(yè)，XP002532134(www. abb. com/abbreview) ；W02005/078233 ；US 2006/0159524A1 ； US 2003/0098799A1 ；US2004/0124994A1 ;US-A_6798338 ;GB-A_2377131 ；W0 2006/134331 ； GB-A-2163029 ;以及 Ram Somaraju 等人的“Frequency, Temperature andSalinity Variation of the Permittivity of Seawater”，Vol. 54，No. 11，2006 年 11 月，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,IEEEE ServiceCenter,Piscataway,NJ,US, 第 3441-3448 頁(yè)，XP011150333 ISSN :0018_926X。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作的方法，該方法包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)海底裝置，并且如果裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，以無(wú)線方式發(fā)送該情況的指示。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)，其中包含用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)海底裝置的部件以及用于在裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況時(shí)以無(wú)線方式發(fā)送該情況的指示的部件。通常，所述指示發(fā)送到故障安全監(jiān)測(cè)單元，它可以是海底單元。通常，此類海底單元處于海底配電和保護(hù)模塊中。通常，至少一個(gè)裝置包含閥門和用于閥門的起動(dòng)機(jī)制的至少一個(gè)?？蓮奈挥谂c裝置關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的樹(shù)處的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送該指示。通常，系統(tǒng)具有至少一個(gè)另外的此類樹(shù)，如果與系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，則以無(wú)線方式從另外的樹(shù)的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送該效果的指示。下文描述的本發(fā)明的一實(shí)施例需要包括采油樹(shù)上的單獨(dú)的、獨(dú)立的、專用的健康監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)采油樹(shù)和井口上安裝的所有起動(dòng)器和閥門的狀態(tài)。系統(tǒng)具有其自身的專用海底無(wú)線通信鏈路，該鏈路能夠傳送信息到roPM和其它采油樹(shù)上的無(wú)線接收系統(tǒng)。因此，在普通通信鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，該無(wú)線信道可用。該模塊配備有其自身的電池備份以在電源故障的情況下提供電力。該模塊位于安裝在采油樹(shù)中的海底控制模塊(SCM)中的普通處理和控制設(shè)備鄰近，并且通過(guò)提供對(duì)起動(dòng)器和閥門狀態(tài)的額外確認(rèn)，還可以用于增強(qiáng)SCM 中的故障安全決策過(guò)程。如果應(yīng)該發(fā)生關(guān)閉，但是未接收裝置已進(jìn)入故障安全狀況的指示， 則這是有問(wèn)題的指示。通過(guò)添加一些智能(intelligence)以處理與故障安全狀況有關(guān)的重要數(shù)據(jù)，該模塊還可以構(gòu)成普通決策過(guò)程的組成部分。添加該模塊還為系統(tǒng)添加冗余。


圖I是本發(fā)明的一實(shí)施例的示意圖；以及圖2是可對(duì)圖I做出的修改的框圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。在常規(guī)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，安裝在甲板上的主控制站 (MCS) I提供與海底設(shè)備的操作員接口并顯示多種設(shè)備和傳感器信息的當(dāng)前狀態(tài)，使操作員能夠控制系統(tǒng)。MCSl整理數(shù)據(jù)，例如整個(gè)油田范圍內(nèi)所有海底閥門的操作狀態(tài)和與生產(chǎn)流體的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。MCSl與安裝在海底的配電和保護(hù)模塊(PDPM) 2接口，它在線路3上饋送電力，在線路4上饋送水力，并在線路5上饋送通信到多個(gè)采油樹(shù)6，圖中僅示出兩個(gè) (A和B)采油樹(shù)。每個(gè)采油樹(shù)6包括海底控制模塊(SCM) 7，它通過(guò)提供水力以起動(dòng)安裝在采油樹(shù)和井口上的閥門來(lái)控制所有采油樹(shù)過(guò)程。它還從安裝在采油樹(shù)和井口上的傳感器接收過(guò)程儀表信號(hào)。這些信號(hào)在包含于SCM7內(nèi)的海底電子模塊(SEM)8中接收和處理，并經(jīng)由系統(tǒng)通信鏈路傳送到I3DPM 2，然后傳送到甲板上。采油樹(shù)6與TOPM 2之間的通信鏈路故障將導(dǎo)致沒(méi)有來(lái)自該樹(shù)的可用閥門和其它狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，每個(gè)樹(shù)6上有專用的故障安全監(jiān)測(cè)模塊9，該模塊提供有關(guān)閥門及其起動(dòng)機(jī)制的健康的數(shù)據(jù)。模塊9包括其自身的接口、信號(hào)調(diào)節(jié)和處理并具有其自
4身的專用傳感器。備份電池10是內(nèi)置的，以便該模塊在出現(xiàn)電力故障時(shí)仍可操作。模塊9 的健康監(jiān)測(cè)會(huì)構(gòu)成普通設(shè)備狀況監(jiān)測(cè)檢查的組成部分并且電池將保持從普通電源充電。生產(chǎn)控制系統(tǒng)配備有其自身的海底無(wú)線通信布置以與roPM 2通信，以便在普通通信信道(銅線、電力通信或光纖)出現(xiàn)故障時(shí)，它有備選的獨(dú)立通信鏈路。更具體地說(shuō)， 在每個(gè)樹(shù)6，有用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到TOPM 2的RF天線12并隨后發(fā)送到roPM 2中的故障安全監(jiān)測(cè)單元13的RF天線11。因此，整體生產(chǎn)井綜合體中的每個(gè)采油樹(shù)6具有其自身的SCM 7和帶海底無(wú)線鏈路14的故障安全監(jiān)測(cè)模塊9。這使各個(gè)采油樹(shù)能夠與I3DPM通信及互相通信，為閥門和其它狀態(tài)信息提供到達(dá)甲板的備選路由。圖2示出一種配置的示例，其中故障安全監(jiān)測(cè)模塊9及其故障安全監(jiān)測(cè)(FSM)專用傳感器封裝15連同SEM 8及其傳感器封裝16 —起使用。在饋送SEM 8的傳感器信號(hào)導(dǎo)致它觸發(fā)故障安全機(jī)制時(shí)，可對(duì)來(lái)自故障安全監(jiān)測(cè)模塊9的輸出進(jìn)行檢查以查看這是否也因?yàn)閬?lái)自其專用傳感器封裝的數(shù)據(jù)觸發(fā)了故障安全機(jī)制。如果SEM和故障安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的任一個(gè)或兩個(gè)均決定觸發(fā)故障安全機(jī)制，故障安全機(jī)制得以執(zhí)行。這還為系統(tǒng)添加了冗余。使用發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明可利用構(gòu)成最新烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的組成部分的甲板與海底設(shè)備之間的無(wú)線通信系統(tǒng)。無(wú)需依賴使用電力通信技術(shù)或獨(dú)立連線的通信線纜的硬連線通信系統(tǒng)。海底狀態(tài)信息的可用性可提供故障安全狀況的即時(shí)確認(rèn)，并針對(duì)發(fā)展中的狀況實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。針對(duì)危險(xiǎn)狀況的快速響應(yīng)可拯救生命，極大減少環(huán)境污染，并由此減少整頓所出現(xiàn)狀況的成本。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作的方法，所述方法包括監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的至少一個(gè)海底裝置，并且如果所述裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，則以無(wú)線方式發(fā)送該情況的指示。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述指示發(fā)送給故障安全監(jiān)測(cè)單元。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述單元是海底單元。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述海底單元位于海底配電和保護(hù)模塊中。
5.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少一個(gè)裝置包含閥門和用于閥門的起動(dòng)機(jī)制中的至少一個(gè)。
6.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述指示從位于與裝置關(guān)聯(lián)的、所述系統(tǒng)的樹(shù)處的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述系統(tǒng)具有至少一個(gè)另外的此類樹(shù)，如果與所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，則以無(wú)線方式從所述另外的樹(shù)的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送該效果的指示。
8.一種海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包含用于監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的至少一個(gè)海底裝置的部件以及用于在所述裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況時(shí)以無(wú)線方式發(fā)送該情況的指示的部件。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，在所述系統(tǒng)的使用中，所述指示發(fā)送給所述系統(tǒng)的故障安全監(jiān)測(cè)單元。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述單元是海底單元。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述海底單元位于海底配電和保護(hù)模塊中。
12.如權(quán)利要求8至11中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)裝置包含閥門或用于閥門的起動(dòng)機(jī)制中的至少一個(gè)。
13.如權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，在所述系統(tǒng)的使用中，所述指示從與所述裝置關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的樹(shù)處的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)具有至少一個(gè)另外的此類樹(shù)，如果與所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，則以無(wú)線方式從所述另外的樹(shù)的故障安全監(jiān)測(cè)部件發(fā)送該效果的指示。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作”。一種監(jiān)測(cè)海底烴生產(chǎn)控制系統(tǒng)的操作的方法，包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)海底裝置，并且如果該裝置因故障而進(jìn)入故障安全狀況，則以無(wú)線方式發(fā)送該情況的指示。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102591274SQ201210014169
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者G·古迪瓦達(dá), N·昆查庫(kù)里 申請(qǐng)人:韋特柯格雷控制系統(tǒng)有限公司