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

發(fā)明背景

水下采油樹(shù)是深水油氣田開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備之一，每座水下采油樹(shù)上安裝的液壓控制閥門多達(dá)10個(gè)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(shù)閥門關(guān)閉及打開(kāi)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(shù)所有部位，并逐個(gè)打開(kāi)和關(guān)閉閥門來(lái)確認(rèn)開(kāi)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(shí)間長(zhǎng)，效率低，且不能實(shí)時(shí)對(duì)采油樹(shù)閥門性能進(jìn)行檢測(cè);(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(cè)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(xiǎn);(4)海上作業(yè)需要出動(dòng)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(cè)的上述缺點(diǎn)，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)一種對(duì)水下采油樹(shù)液壓閥門進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的監(jiān)測(cè)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(shù)液壓閥門性能在線監(jiān)測(cè)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(shù)液壓閥門數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)采集、儲(chǔ)存、工作性能分析、故障識(shí)別診斷、液壓泄漏分析、泄漏量計(jì)算、曲線圖形及報(bào)警信息顯示、診斷報(bào)告打印等，對(duì)閥門工作性能及故障進(jìn)行及時(shí)、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(gè)液壓閥門在打開(kāi)的過(guò)程中，其供給液壓壓力和執(zhí)行器液壓壓力隨著時(shí)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(shí)的標(biāo)準(zhǔn)曲線有差異，則說(shuō)明閥門存在故障，通過(guò)分析實(shí)際曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線在不同時(shí)間段存在何種差異，即可以找出問(wèn)題的原因;同時(shí)液壓閥門在關(guān)閉的過(guò)程中，其排放液壓壓力和執(zhí)行器液壓壓力隨著時(shí)間變化也形成與打開(kāi)過(guò)程中不一樣的特有曲線，通過(guò)分析實(shí)際曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線在不同時(shí)間段存在何種差異，也可以找出閥門故障的原因;同時(shí)通過(guò)跟蹤分析采油樹(shù)上的供給液壓壓力、閥門開(kāi)關(guān)次數(shù)及液壓液消耗量的變化趨勢(shì)，便可識(shí)別出水下采油樹(shù)是否存在液壓液泄漏。利用深水油氣田開(kāi)發(fā)裝置現(xiàn)有的控制系統(tǒng)及設(shè)備，通過(guò)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(kù)，來(lái)組成一個(gè)水下采油樹(shù)液壓閥門性能在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shù)液壓閥門性能在線監(jiān)測(cè)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(duì)所述液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和處理，結(jié)合事先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，輸出檢測(cè)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(gè)水下采油樹(shù)閥門在打開(kāi)過(guò)程中的液壓供給壓力、執(zhí)行器液壓壓力、閥門打開(kāi)時(shí)間，以及閥門在關(guān)閉過(guò)程中的執(zhí)行器液壓壓力、液壓排放壓力、閥門關(guān)閉時(shí)間;上述數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理部分存儲(chǔ)分析，形成兩條液壓壓力曲線，分別與預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中打開(kāi)和關(guān)閉該閥門的兩條標(biāo)準(zhǔn)液壓壓力曲線進(jìn)行對(duì)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(bào)警信息及閥門工作性能的分級(jí)診斷報(bào)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(jì)閥門開(kāi)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(shù)液壓壓力數(shù)據(jù)，形成曲線，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得到水下采油樹(shù)液壓是否存在泄漏，及計(jì)算泄漏量，并顯示液壓液泄漏的報(bào)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(chǔ)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(bào)模塊、報(bào)表報(bào)告模塊;所述輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)及報(bào)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種水下采油樹(shù)液壓閥門性能在線監(jiān)測(cè)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(duì)所述液壓數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和處理，結(jié)合事先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析;(3)輸出：通過(guò)顯示器和/或打印機(jī)和/或報(bào)警設(shè)備輸出檢測(cè)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(gè)水下采油樹(shù)閥門在打開(kāi)過(guò)程中的液壓供給壓力、執(zhí)行器液壓壓力、閥門打開(kāi)時(shí)間，以及閥門在關(guān)閉過(guò)程中的執(zhí)行器液壓壓力、液壓排放壓力、閥門關(guān)閉時(shí)間;上述數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理部分存儲(chǔ)分析，形成兩條液壓壓力曲線，分別與預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中打開(kāi)和關(guān)閉該閥門的兩條標(biāo)準(zhǔn)液壓壓力曲線進(jìn)行對(duì)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(bào)警信息及閥門工作性能的分級(jí)診斷報(bào)告;(2)從水上主控站MCS中統(tǒng)計(jì)閥門開(kāi)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(shù)液壓壓力數(shù)據(jù)，形成曲線，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得到水下采油樹(shù)液壓是否存在泄漏及計(jì)算泄漏量，并顯示液壓液泄漏的報(bào)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(bào)告便于實(shí)施檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果在于：(1)在線實(shí)時(shí)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可以全天候不間斷對(duì)水下閥門的工作情況進(jìn)行檢測(cè)和診斷;(3)消除了現(xiàn)有技術(shù)在施工作業(yè)時(shí)人員及設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn);(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(cè)和診斷中，作業(yè)時(shí)不再需要出動(dòng)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。