CN107843917A - 一种水下装备抗震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下装备抗震装置，包含：地壳位移监测模块，安装固定于被测的地壳岩层上，用于实时监测地壳岩层运动的位移得到地壳位移信号，并处理得到地壳位移电信号；地壳运动声波监测模块，安装固定于被测的地壳岩层内，用于实时直接监测地壳运动或海底地震造成的运动声波，或安装在水下工程装备上，间接监测海底地壳运动、地震或海啸产生的声波信号，并将运动波信号转化为运动波电信号；信号处理模块，其输入端连接于地壳位移监测模块和地壳运动声波监测模块，用于对地壳位移电信号和/或运动波电信号进行分析处理，得到对应的结果信息。本发明能够实时直接或间接监测海底地壳运动状态及海底地震状态。
Description
技术领域
本发明涉及监测预防设备，特别涉及一种水下装备抗震装置。
背景技术
由于湖泊、海洋面积辽阔，且有些海洋水深较深，可到几千米甚至上万米深度，导致在水下工况下进行工程建设技术难度较大，且成本代价较高，无法像陆地环境一样形成遍布各处的基础建设，为水下地壳运动的监测带来了极大困难。
海底地下岩石板块一直处于微量的运动状态，当位移积累到一定程度时，会发生板块突然断裂的急剧运动，出现岩石圈板块沿边界的相对运动和相互作用，进而引起海底地震。另外，随着人类对能源需求不断增大使得人类水下活动越来越频繁，水下工程的建设和投资不断增长，而海底地震活动是十分频繁的，不但对水下工程的建设装备造成毁灭性破坏，也会对海平面上、近海陆地等处的设备财产、生命财产造成不可预测的损失，因此，需要实时监测海底地壳运动状态及海底地震发生的状态, 为人类开发海底资源寻找安全区域，为人类避免或降低海底地震及海啸等自然灾害的影响提供安全性保障服务。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下装备抗震装置，通过油气田井口生产通道或水下采油树、阀门、管汇水下工程装备安装地壳运动监测装置和地壳运动声波监测装置，可实现实时直接或间接监测海底地壳运动状态及海底地震状态。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水下装备抗震装置，其特点是，包含：
地壳位移监测模块，安装固定于被测的地壳岩层上，用于实时监测地壳岩层运动的位移得到地壳位移信号，并处理得到地壳位移电信号；
地壳运动声波监测模块，安装固定于被测的地壳岩层内或安装在水下采油树、阀门、管汇等水下工程装备上，用于实时监测地壳运动或海底地震造成的运动声波，并将运动波信号转化为运动波电信号；
信号处理模块，其输入端连接于地壳位移监测模块和地壳运动声波监测模块，用于对所述的地壳位移电信号和/或运动波电信号进行分析处理，得到对应的结果信息。
所述的地壳位移监测模块和地壳运动声波监测模块通过通讯导体与信号处理模块相连，所述的通讯导体穿设于地层井口穿越通道。
所述的地壳运动声波监测模块包含：
壳体；
设置在壳体内的压电传感单元和信号控制单元；
绝缘补偿液，其填充于所述壳体内部，并浸没在所述的压电传感单元和信号控制单元的周围；
所述的压电传感单元输出端连接于信号控制单元的输入端，该压电传感单元接收来自地壳运动或海底地震造成的运动声波并转化成电信号传输至所述的信号控制单元处理得到运动声波电信号。
所述的地壳运动声波监测模块还包含：一海水压力补偿单元，其固定安装于所述的壳体内部，一侧与所述的绝缘补偿液直接接触，另一侧与外界海水相通。
所述的地层井口穿越通道为水下油气开采通道。
所述对应的结果信息包括报警信号、紧急操作信号或禁止指令信号的一种或几种。
所述的水下工程装备包含水下采油树、阀门或管汇的一种或几种。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
通过油气田井口生产通道或水下采油树、阀门、管汇等水下工程装备安装地壳运动监测装置和地壳运动声波监测装置，可实现实时直接或间接监测海底地壳运动状态及海底地震状态等，相关单位或设备利用监测的数据进行研究分析判断，根据判断结果发出报警信号、紧急操作信号、禁止指令信号等，不但起到有效的抗震、抗海啸等作用，还可以大幅度降低工程成本。有效技术效果如要包括如下：
1、实时监测地壳运动声波、位移等地壳运动参数，提供给相关机构进行地壳运动规律研究，对地震、海啸等自然地质灾害进行报警预防；
2、实时监测地壳运动声波、位移等地壳运动参数，提供给海上船只、舰艇、陆地设备、空中设备等进行研究分析；
3、直接或间接实时监测识别地震波，发出紧急操作指令，提前防止或降低自然灾害造成的灾害；
4、监测识别地震波，提供给相关机构进行报警预防、分析研究等。
附图说明
图1为本发明一种水下装备抗震装置的结构示意图；
图2为本发明地壳运动声波监测模块的结构图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种水下装备抗震装置，包含：
地壳位移监测模块1，安装固定于被测的地壳岩层上，用于实时监测地壳岩层运动的位移得到地壳位移信号，并处理得到地壳位移电信号；
地壳运动声波监测模块2，安装固定于被测的地壳岩层内或安装在水下采油树、阀门、管汇等水下工程装备上，用于实时监测地壳运动或海底地震造成的运动声波，并将运动波信号转化为运动波电信号；
信号处理模块5，其输入端连接于地壳位移监测模块1和地壳运动声波监测模块2，用于对所述的地壳位移电信号和/或运动波电信号进行分析处理，得到对应的结果信息。
所述的地壳位移监测模块1和地壳运动声波监测模块2通过通讯导体3与信号处理模块相连，所述的通讯导体穿设于地层井口穿越通道4，通讯导体3通过地层井口穿越通道4，为地壳位移监测模块1和地壳运动声波监测模块2提供通讯介质连接通道，将监测信号传送到处理模块5。
如地壳运动声波监测模块2安装在水下采油树、阀门、管汇等水下工程装备上，则通讯导体3直接与信号处理模块5相连，不再穿越地层井口穿越通道4。
所述的地层井口穿越通道4为水下油气开采通道，为地壳位移监测模块1、地壳运动声波监测模块2和通讯导体3提供物理安装穿越通道。
上述的信号处理模块5是所有监测信号的收集、分析判断及处理中心，通过对地壳位移监测模块1和地壳运动声波监测模块2监测的信号进行分析，达到研究判断地壳运动状况的目的，根据分析判断结果，发出报警指令、紧急操作指令、禁止指令等信号给其他相关单位、设备或人员，信号处理装置5也可以把收集到的信号数据直接传送给其它相关机构、设备或人员，以实现信息共享及分析研究等。
如图2所示，所述的地壳运动声波监测模块2包含：壳体21；设置在壳体内的压电传感单元22和信号控制单元23；绝缘补偿液24，其填充于所述壳体内部，并浸没在所述的压电传感单元22和信号控制单元23的周围；所述的压电传感单元输出端通过导体连接于信号控制单元的输入端，该压电传感单元接收来自地壳运动或海底地震造成的运动声波并传输至所述的信号控制单元处理得到运动声波电信号，其中压电传感单元受来自地壳运动或地震产生的运动波连续作用，产生机械变形，由于压电效应原理，产生电场信号；信号控制单元把压电传感单元22产生的电场信号进行处理，获得可读的电压或电流类信号参数并进行信号放大，导体作为信号传递载体，把压电传感单元22产生的电场信号传递出去。
在具体实施例中，所述的地壳运动声波监测模块还包含：一海水压力补偿单元25，其固定安装于所述的壳体21内部，一侧与所述的绝缘补偿液24直接接触，另一侧与外界海水相通，该海水压力补偿单元25为弹性体装置，当整个装置安装在水下环境工况时，海水压力补偿单元受到水下海水压力作用，海水压力补偿单元自动弹性调节其弹性体积，以达到壳体内部压力与外部海水压力平衡，防止海水压力对整个装置造成不良影响。
水下油气田开发的井口一般都有几百米至几千米深度不等，可穿越地壳各深度岩层，且为了经济有效的监测海底地壳运动及地震等状况，本发明利用油气田开发的井口，在井口内相应地壳岩层深度位置安装地壳位移监测模块或地壳运动声波监测模块，直接实时监测地壳运动状态和地壳运动声波情况，监测信号通过电缆等通讯介质沿井口通道传输到水底泥线以上区域，然后通过已安装在水底的井口装备、采油树装备、阀门装备、管汇装备或其它水下工程装备的通讯***接口等传输到水面或直接传输到水面，监测设备也可以不通过井口通道而直接安装在已安装在水下的工程装备上间接监测海底地壳运动声波、地壳运动等参数状态，监测的数据在水下或水上进行自动分析或人工分析研究，以达到及时判断及掌握水下地壳运动状态、海底地震情况、海啸情况等，为相关部门或设备及时或提前采取有效措施提供可靠依据，最大化降低或消除海底地震、海啸等造成的影响。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种水下装备抗震装置，其特征在于，包含：
地壳位移监测模块，安装固定于被测的地壳岩层上，用于实时监测地壳岩层运动的位移得到地壳位移信号，并处理得到地壳位移电信号；
地壳运动声波监测模块，安装固定于被测的地壳岩层内或安装在水下工程装备上，用于实时监测地壳运动或海底地震造成的运动声波，并将运动波信号转化为运动波电信号；
信号处理模块，其输入端连接于地壳位移监测模块和地壳运动声波监测模块，用于对所述的地壳位移电信号和/或运动波电信号进行分析处理，得到对应的结果信息。
2.如权利要求1所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述的地壳位移监测模块和地壳运动声波监测模块通过通讯导体与信号处理模块相连，所述的通讯导体穿设于地层井口穿越通道。
3.如权利要求1所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述的地壳运动声波监测模块包含：
壳体；
设置在壳体内的压电传感单元和信号控制单元；
绝缘补偿液，其填充于所述壳体内部，并浸没在所述的压电传感单元和信号控制单元的周围；
所述的压电传感单元输出端连接于信号控制单元的输入端，该压电传感单元接收来自地壳运动或海底地震造成的运动声波转化成电信号并传输至所述的信号控制单元处理得到运动声波电信号。
4.如权利要求3所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述的地壳运动声波监测模块还包含：一海水压力补偿单元，其固定安装于所述的壳体内部，一侧与所述的绝缘补偿液直接接触，另一侧与外界海水相通。
5.如权利要求2所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述的地层井口穿越通道为水下油气开采通道。
6.如权利要求1所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述对应的结果信息包括报警信号、紧急操作信号或禁止指令信号的一种或几种。
7.如权利要求1所述的水下装备抗震装置，其特征在于，所述的水下工程装备包含水下采油树、阀门或管汇的一种或几种。
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