CN113819884B - 一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法，其特征在于，包括水准仪、底座和控制器；若干所述水准仪作为监测点固定设置在保护沉箱的顶部；所述保护沉箱的顶部一侧通过连接装置连接用于放置在海床上的所述底座，所述底座上固定设置一所述水准仪作为基准点，所述水准仪用于对所在位置处的竖向位移进行监测；所述控制器分别连接各所述水准仪和所述连接装置，所述控制器用于根据各所述水准仪的监测数据和预先设定的竖向位移阈值判断是否发出预警提示，控制所述连接装置的断开或接合，并为该竖向位移监测***的各用电部件供电，本发明可以广泛应用于海洋石油领域中。

Description

一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法

技术领域

本发明涉及一种位移监测***及方法，特别是关于一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法，属于海洋石油领域。

背景技术

海底石油是埋藏于海洋底层以下的沉积岩及基岩中的矿产资源之一。随着全球能源需要的持续增加，海洋石油的开发规模与型式不断创新。对于特殊区域内的油田开发，为保证采油设备的安全，需将采油树安放在置于泥面下的保护沉箱内。

在工作过程中采油树的位置固定，但是海底沉箱往往会受到软弱海床面的影响，从而产生不均匀沉降或较大的竖向位移，采油树与管汇之间的跨接管及管汇外输海管的接头对沉降非常敏感，若位移超过其承受能力，会发生接口断裂的风险，从而影响采油树的正常工作，甚至发生漏油，造成环境污染等重大事件的发生。因此，需要对沉箱的竖向位移和不均匀沉降进行监测，及时掌握和了解沉降信息，以便及时采取必要措施，为该类油田的开发提供重要保障。然而，目前尚未有能够实现及时掌握和了解沉降信息的监测***服务于海洋石油领域。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够及时掌握和了解沉降信息的用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***，包括水准仪、底座和控制器；

若干所述水准仪作为监测点固定设置在保护沉箱的顶部；所述保护沉箱的顶部一侧通过连接装置连接用于放置在海床上的所述底座，所述底座上固定设置一所述水准仪作为基准点，所述水准仪用于对所在位置处的竖向位移进行监测；

所述控制器分别连接各所述水准仪和所述连接装置，所述控制器用于根据各所述水准仪的监测数据和预先设定的竖向位移阈值判断是否发出预警提示，控制所述连接装置的断开或接合，并为该竖向位移监测***的各用电部件供电。

进一步地，所述水准仪采用压差式静力水准仪。

进一步地，所述连接装置包括连接杆和电子连接锁；

所述保护沉箱的顶部一侧通过所述连接杆连接所述底座，所述连接杆上设置有所述电子连接锁，所述电子连接锁用于断开或接合所述连接杆。

进一步地，所述连接杆的长度为2～3m。

进一步地，所述连接杆呈3:7的比例断开。

进一步地，所述控制器包括数据采集仪、预警***、控制***和供电***；

所述数据采集仪用于实时采集各所述水准仪的监测数据，并根据各监测点监测的竖向位移和基准点监测的竖向位移，确定所述保护沉箱的相对竖向位移；

所述预警***用于当保护沉箱的相对竖向位移超过预先设定的竖向位移阈值时发出预警提示；

所述控制***用于根据各监测点监测的竖向位移，控制所述电子连接锁的开启或关闭；

所述供电***用于为该竖向位移监测***的各用电部件进行供电。

进一步地，四个所述水准仪呈十字形固定设置在所述保护沉箱顶部的边缘。

进一步地，所述底座的底部设置有贯入尖端。

一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***的监测方法，包括：

将设置有用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***的保护沉箱整体贯入海底，直至与海底平面齐平，此时，控制器控制连接装置断开，使得保护沉箱与基准点断开连接；

各水准仪实时对所在位置处的竖向位移进行监测，并将监测数据发送至控制器；

控制器根据实时接收的各压差式静力水准仪的监测数据和预先设定的竖向位移阈值，判断是否发出预警提示。

进一步地，在保护沉箱入水前，在保护沉箱上设置用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***，包括：

在保护沉箱的顶部一侧通过连接装置连接一底座，并在底座上设置一水准仪作为基准点；

将若干水准仪作为监测点间隔固定设置在保护沉箱的顶部；

将若干铠装线缆的一端分别连接对应水准仪，另一端均通过脐带缆连接控制器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明能够在油田采油作业时，对海底的保护沉箱进行长期、实时的竖向位移和不均匀沉降监测，对保护沉箱的位移进行预警，以及时发现不利征兆并采取控制措施，确保采油树正常工作。

2、本发明由于在保护沉箱的顶部设置至少四个压差式静力水准仪作为监测点，在保护沉箱的顶部一侧设置一个压差式静力水准仪作为基准点，当保护沉箱的顶部与海底平面齐平时断开基准点与监测点之间的连接，从而达到基准点不受保护沉箱沉降影响的目的，根据监测点和基准点的监测数据，对保护沉箱的位移进行预警，可以广泛应用于海洋石油领域中。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的竖向位移监测***的剖面示意图；

图2是本发明一实施例提供的保护沉箱顶部的俯视示意图；

图3是本发明一实施例提供的基准点和底座的侧视示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

本发明实施例提供的用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***及方法，通过压差式静力水准仪能够长周期、实时监测保护沉箱的竖向位移和不均匀沉降程度，确保采油树正常工作。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***，包括压差式静力水准仪1、连接杆2、底座3、电子连接锁4、控制器5、脐带缆6和铠装线缆7。

至少四个压差式静力水准仪1作为监测点固定设置在保护沉箱8的顶部，其中，需要说明的是，保护沉箱8的顶部为工作状态下靠近海床的一端。保护沉箱8的顶部一侧通过连接杆2连接底座3，底座3上固定设置一个压差式静力水准仪1作为基准点，底座3用于放置在与保护沉箱一定距离处的海床上，压差式静力水准仪1用于对所在位置处的竖向位移进行监测。连接杆2上设置有电子连接锁4，电子连接锁4用于断开或接合连接杆。

控制器5固定设置在海岸上，控制器5通过脐带缆6经对应铠装线缆7连接对应压差式静力水准仪1，控制器5还电连接电子连接锁4，控制器5用于根据实时接收的各压差式静力水准仪1的监测数据和预先设定的竖向位移阈值判断是否发出预警提示，控制电子连接锁4的开启或关闭，以及为本发明的各用电部件供电。

在一个优选的实施例中，压差式静力水准仪1的数量为五个，压差式静力水准仪1具有体积小、精度高、全密封结构、可以埋设于地下、数据实时性更强、适用于各种恶劣环境和测量点无需液面流动等优点，只要沉降有液面压差就能实时体现，因此，本发明实施例采用压差式静力水准仪1进行监测。

在一个优选的实施例中，如图2所示，四个压差式静力水准仪1呈十字形固定设置在保护沉箱顶部的边缘。

在一个优选的实施例中，保护沉箱8的长度为20m、直径为4m，当保护沉箱8处于工作状态时，保护沉箱8整体贯入海床中直至顶部与海床平齐。

在一个优选的实施例中，连接杆2的长度为2～3m，呈3:7的比例断开，电子连接锁4设置在连接杆2的断开处。

在一个优选的实施例中，如图3所示，底座3的底部设置有贯入尖端31，贯入尖端31的长度为1m，以减少底座3贯入海床时产生的阻力，使基准点与保护沉箱8的顶部尽可能保持同一水平线。

在一个优选的实施例中，控制器5包括数据采集仪、预警***、控制***和供电***。

数据采集仪用于实时采集各压差式静力水准仪1的监测数据，并根据各监测点监测的竖向位移和基准点监测的竖向位移，确定保护沉箱8的相对竖向位移。

预警***用于当保护沉箱8的相对竖向位移超过预先设定的竖向位移阈值时发出预警提示。

控制***用于根据各监测点监测的竖向位移，控制电子连接锁4的开启或关闭。

供电***用于为本发明的各用电部件进行供电。

实施例2

本实施例提供一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测方法，包括以下步骤：

1)在保护沉箱8入水前，设置本发明的竖向位移监测***，具体为：

1.1)在保护沉箱8的顶部一侧通过带有电子连接锁4的连接杆2设置一底座3，并在底座3上设置一压差式静力水准仪1作为基准点。

1.2)将四个压差式静力水准仪1作为监测点呈十字形固定设置在保护沉箱8顶部的边缘。

1.3)将五根铠装线缆7的一端分别连接对应压差式静力水准仪1，另一端均通过脐带缆6连接控制器5。

2)将包括本发明竖向位移监测***的保护沉箱8整体贯入海底，直至保护沉箱8的顶部与海底平面齐平，底座3位于距离保护沉箱8一定距离处的海床上，此时，控制器5控制电子连接锁4开启，将连接杆2断开，从而达到基准点不受保护沉箱8沉降影响的目的。

3)各压差式静力水准仪1实时对所在位置处的竖向位移进行监测，并将监测数据发送至控制器5。

4)控制器5根据实时接收的各压差式静力水准仪1的监测数据和预先设定的竖向位移阈值判断是否发出预警提示，具体为：

4.1)数据采集仪实时采集各压差式静力水准仪1的监测数据，并根据各监测点监测的竖向位移和基准点监测的竖向位移，确定保护沉箱8的相对竖向位移。

4.2)当保护沉箱8的相对竖向位移超过预先设定的竖向位移阈值时发出预警提示，其中，预警提示可以为短信形式、声音预警形式、信号灯预警形式等。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***的监测方法，其特征在于，包括：

将设置有用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***的保护沉箱整体贯入海底，直至与海底平面齐平，此时，控制器控制连接装置断开，使得保护沉箱与基准点断开连接；

各水准仪实时对所在位置处的竖向位移进行监测，并将监测数据发送至控制器；

控制器根据实时接收的各压差式静力水准仪的监测数据和预先设定的竖向位移阈值，判断是否发出预警提示；

所述用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***，包括水准仪、底座和控制器；

若干所述水准仪作为监测点固定设置在保护沉箱的顶部；所述保护沉箱的顶部一侧通过连接装置连接用于放置在海床上的所述底座，所述底座上固定设置一所述水准仪作为基准点，所述水准仪用于对所在位置处的竖向位移进行监测；

所述控制器分别连接各所述水准仪和所述连接装置，所述控制器用于根据各所述水准仪的监测数据和预先设定的竖向位移阈值判断是否发出预警提示，控制所述连接装置的断开或接合，并为该竖向位移监测***的各用电部件供电。

2.如权利要求1所述的一种用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测方法，其特征在于，在保护沉箱入水前，在保护沉箱上设置用于海底采油沉箱装置的竖向位移监测***，包括：

在保护沉箱的顶部一侧通过连接装置连接一底座，并在底座上设置一水准仪作为基准点；

将若干水准仪作为监测点间隔固定设置在保护沉箱的顶部；

将若干铠装线缆的一端分别连接对应水准仪，另一端均通过脐带缆连接控制器。