海底泄漏檢測系統的制作方法
【專利摘要】一種用于海上作業設施的海底泄漏檢測系統，它包括至少一個泄漏檢測器(6)，該泄漏檢測器(6)可操作地連接到位于海底組件(14)上的控制器(9)。所述系統設置有漂浮構件(1)，泄漏檢測器(6)被適當的安裝在漂浮構件(1)上。所述漂浮構件(1)適合于被安裝和穩定地定位在所述組件(14)的上方。
【專利說明】海底泄漏檢測系統發明領域
[0001]本發明大體涉及一種海底泄漏檢測系統，和用于安裝該海底泄漏檢測系統的方法。
[0002]更具體地，本發明涉及一種海底泄漏檢測系統，其適于被精確地、安全地和方便地放置在適當的海底位置。這有利于精確地檢測來自諸如采油樹(X-mas trees)的海底組件的烴類和其它泄漏。因此，實現了觸發給監管團隊的消息以用于采取糾正措施。
[0003]更具體地，本發明涉及根據權利要求1的前序部分的一種海底泄漏檢測系統，和根據權利要求8的前序部分的在海底位置適當地定位這樣的泄漏檢測系統的方法。
[0004]發明技術背景
[0005]在本領域中已知的是，各種海底組件被用來勘探和生產烴類如油和氣。這包括各種設備和組件的復雜的安裝。如本領域的技術人員所已知的，這樣的組件可以是采油樹、BOP、生產管匯(manifold)等。
[0006]已知的是，烴類和例如注入流體和化學品的其它不希望的物質小規模和大規模的泄漏，發生自這樣的海底組件，特別是在生產過程中，結果造成烴類或其他化學物質排出到周圍的水里。
[0007]如今，烴類泄漏的環境影響分析是全世界關注的問題。因此，不僅從經濟的角度，而特別是由于環境問題，烴類勘探和生產機構現在把管控和從本質上防止來自海底單元的烴類和其它的泄漏視為極為重要。
[0008]在上述背景下，在此澄清:在上文和下文中，參照烴類、采油樹、生產單元/設備，對本發明及其技術背景、已知的現有技術進行了說明。應當理解的是，這些均是為了說明的目的的限制。本發明涉及水下的所有類型的泄漏的檢測，例如烴類，液壓流體和化學品等。另外，本發明適用于關于所有類型的被本領域的技術人員所公知的涉及通過海上作業的烴類采收的單元、裝置、設備和海底組件，例如采油樹、生產管匯等。參照海底烴類生產單元和作業，純粹是示例性的和非限制性的。
[0009]發現用于海底泄漏檢測的聲學方法的應用的適用性已經相當長的時間，但受到對信號被海底結構和單元屏蔽敏感的缺點的影響。然而，已知的是，這樣的缺點通過在潛在泄漏區周圍部署多個檢測器來有效地克服。
[0010]根據水生動物對于污染的行為的研宄，生物傳感器被公認為在較淺的水平有效。然而，這種傳感器現在主要還在實驗中。
[0011 ] 電容式傳感器測量傳感器周圍的介質的介電常數的變化，并且被發現在海底生產單元的烴類和其他泄漏的精確檢測中是相當且合理地可靠的。
[0012]海底生產過程中的任何規模的烴類泄漏的預防已經變得越來越重要。能越早檢測到小泄漏就越容易防止重大泄漏。在這方面所遇到的一個顯著問題是定位泄漏檢測器以使其正確地檢測泄漏。
[0013]泄漏檢測系統的恰當定位不僅是泄漏的精確檢測所需，而且也是確保來自海床的天然溢出物的檢測不會觸發檢測器的需要。天然溢出物可能引發錯誤的信號發給泄漏管理團隊。此外，保持泄漏檢測器的安裝后的位置是另一個挑戰。
[0014]換句話說，在本領域中已知的泄漏檢測系統都沒有合適地適于被精確地和可靠地定位。
[0015]US 7918126公開了一種泄漏檢測系統，用于精確檢測水下材料的泄漏，例如烴類，液壓流體，化學品。它包括多個傳感器和控制器，控制器用于從這些傳感器接收泄漏檢測數據。基于該數據，它指示傳感器的感測活動。然而，它沒有教導用于泄漏檢測的系統的精確和可靠的定位，因為它不適合于被這樣定位，此外它涉及復雜的結構網絡。
[0016]同樣，US 4282487公開了一種烴類檢測系統，但也沒有公開系統是如何適于精確和可靠地定位以用于泄漏的精確檢測。而且，“發明背景”下的一般地陳述了:想要的是多個檢測單元應被定位在烴類泄漏的潛在位置。
[0017]為處理如在前述段落中所述的問題，已成為常識的是，泄漏檢測系統通常位于例如采油樹的海底組件的天花板中。動機是來捕獲從這些單元出來的所有泄漏檢測。然而，這樣的定位導致錯誤的檢測，在采油樹上的那么多如油和氣的烴類的泄漏并沒有被檢測到。
[0018]此外，這種現有技術的泄漏檢測系統的結構不允許用于精確檢測的合適的和安全的位置。此外，由于它們的結構的缺點，現有技術的海底泄漏檢測系統不能很容易地安裝，或者由于該原因不能在安裝后被回收，以進行維修或更換。例如，由于采油樹頂部和采油樹之間有限的空間，這是想要的安裝位置。
[0019]因此，存在對于海底泄漏檢測系統的需要，憑借該系統的簡單結構的優點，該系統適于被適當地和可靠地定位/安裝來精確檢測烴類的泄漏。
[0020]本發明滿足了上述長期的需要和本領域技術人員通過下文將明白的其他相關需求。
[0021]發明目的
[0022]本發明的主要目的是提供一種海底泄漏檢測系統，由于其簡單和獨特的結構，該海底泄漏檢測系統適于被精確地和可靠地安裝在合適的海底位置，用于精確檢測烴類和其他材料的泄漏。
[0023]本發明的另一個目的是提供一種海底泄漏檢測系統，該海底泄漏檢測系統結構簡單，包括相互平衡部件，易于安裝和非常符合成本效益，而不會影響精度。
[0024]本發明的再一個目的是提供一種泄漏檢測系統，該泄漏檢測系統較少(如果有的話)地依賴于海底結構和保護結構之間的距離上的公差。
[0025]本發明的另一個目的是提供一種泄漏檢測系統，當保護結構被掉落的物體擊中或受到過大的力時，該泄漏檢測系統不會將沖擊力傳遞到海底結構。
[0026]本發明的另一個目的是提供一種海底泄漏檢測系統，該海底泄漏檢測系統能夠容易地被接近，例如通過ROV被接近，以用于安裝和作業完成后或為了維修/更換的取回。
[0027]本發明的另一個目的是提供一種海底泄漏檢測系統，該海底泄漏檢測系統適于在檢測到泄漏的情況下發送信號到泄漏管理團隊以發起糾正步驟。
[0028]本發明的另一個目的是提供一種海底泄漏檢測系統，該海底泄漏檢測系統適于忽略來自海床的天然溢出物。
[0029]本發明的另一個目的是提供一種用于適當地安裝海底泄漏檢測系統的方法，如前文標題“發明目的”下所述的，該方法具有海底作業期間用于精確檢測烴類和其他材料的泄漏的所有優點。
[0030]如何實現前述目的和其他有利的特征，在現有領域中仍未公開，將通過以下非限制性的描述而清楚。
[0031]在整個說明書包括權利要求書中，詞語“海底”、“連接器”、“海底組件”、“采油樹”、“漂浮單元”、“艙口”、“錨”、“烴類(包括油和氣)”、“海底物質”、“泄漏檢測系統”、“生產作業”、“水下作業”、“浮子”將被在各自方面的最廣泛的意義來解釋并包括其他方面已知領域的所有類似項目，這對于本領域的技術人員可以是清楚的。在說明書中涉及到的限制/約束，如果有的話，僅通過舉例的方式和理解本發明。
[0032]發明概述
[0033]根據本發明的第一方面，提供了一種用于海上作業設施的海底泄漏檢測系統，該海底泄漏檢測系統包括至少一個泄漏檢測器，該泄漏檢測器可操作地連接到位于海底組件上的控制器。根據本發明，該系統設置有漂浮構件，泄漏檢測器被適當地連接在該漂浮構件上。漂浮構件適于被安裝和穩定地定位在組件上方。
[0034]根據本發明的第一方面的優選實施例，所述組件是采油樹，該采油樹在其頂部上方具有用來收集烴類泄漏的基盤艙口(template hatch)，并且所述控制器是在采油樹上的海底控制模塊單元，該海底控制模塊單元通過諸如電纜的連接器與所述檢測器連接。
[0035]更優選地，所述檢測器是電容傳感器類型檢測器。
[0036]根據本發明的第一方面的另一個優選實施例，所述漂浮構件是浮子，該浮子通過在采油樹頂部上的線而固定至鎖定單元，這樣使得所述檢測器定位在所述采油樹頂部上方和所述基盤艙口下方。
[0037]優選地，所述鎖定單元在所述采油樹頂部上被牢固地接收在導向柱插座上。
[0038]根據本發明的第二方面，提供一種用于海上作業設施的海底泄漏檢測系統的安裝方法，該系統包括至少一個泄漏檢測器，該泄漏檢測器可操作地連接到位于海底組件上的控制器，所述系統設置有漂浮構件，所述泄漏檢測器被適當地安裝在該漂浮構件上。根據本發明的方法，漂浮構件保持所述檢測器通過適當的方法安裝和穩定定位在組件上方。
[0039]附圖簡述
[0040]上文描述了本發明的主要特征，在下文將提供優選實施例的更詳細的和非限制性的描述將參照附圖，其中:
[0041]圖1是根據本發明的泄漏檢測系統的優選實施例的透視圖。
[0042]圖2示出圖1中所示的泄漏檢測系統的放大圖。
[0043]圖3示出在安裝位置的圖1和圖2中所示的泄漏檢測系統。
[0044]圖4 (a)和圖4(b)示出圖1，圖2和圖3所示的泄漏檢測系統的安裝的兩個連續的階段。
[0045]圖5示出緊接著如圖4(b)所示的步驟的安裝步驟，當時本發明的泄漏檢測系統幾乎安裝就位。
[0046]本發明的詳細說明
[0047]以下提供根據本發明的泄漏檢測系統的一個優選實施例的詳細的非限制性描述，其是純屬示例性和非限制性的。
[0048]在上述背景下，在此澄清:在上文和下文中，參照烴類和采油樹，對本發明及其技術背景、已知的現有技術進行了說明。應當理解的是，這些是均為了說明目的的限制。本發明涉及水下的所有類型的泄漏檢測，例如烴類，液壓流體/化學品等，或者任何比重低于海水的流體。另外，本發明適用于關于所有類型的被本領域的技術人員所公知的涉及通過海上作業的烴類采收的單元、裝置、設備和海底組件，例如采油樹、生產管匯等。參照海底烴類生產作業，純粹是示例性的和非限制性的。
[0049]如前所述，本發明提出了一種簡單的海底泄漏檢測系統，它不同于迄今已知的泄漏檢測系統，能夠精確且可靠地在海底被定位，用于在海底作業過程中烴類泄漏的最優檢測。
[0050]圖1是泄漏檢測系統的透視圖。它包括漂浮單元或浮子1，漂浮單元或浮子I通過線7的方式被連接到鎖定單元8。圖2是圖1所示的系統進一步的放大圖，其中相似的附圖標記代表相似的特征。其示出了帶有跨接器(jumper)的電容泄漏檢測器5，電容泄漏檢測器5位于浮子I的距離環3上。連接至泄漏檢測器5的是電纜6，電纜6將檢測器5與插頭15連接(見圖3)。浮子還設置有沖擊吸收墊4，優選在其頂部部分由橡膠制成。浮子還具有在環3的下方的浮力元件2。浮力元件2向浮子提供向上的正浮力。
[0051]鎖定單元8設置有一個較低的鎖塞8"和槽8’。這些部分和其他部分的功能將參考隨后的附圖進行說明，其中相似的附圖標記表示相似的結構特征。
[0052]為常識的是，基盤包括諸如采油樹和管匯的海底組件的保護結構，且基盤艙口被設計用來保護下文中的設備。基盤艙口也可用于收集少量的來自泄漏的油和氣。此外，這樣的基盤艙口特別有助于捕獲未檢測出的向上逃逸的泄漏，從而使這樣的泄漏可被重新檢測。
[0053]圖3示出了泄漏檢測系統被最優地安裝的位置。該圖示出了根據本發明的泄漏檢測系統是如何有益的。仔細觀察圖3，就會發現浮子I位于采油樹基盤艙口 10的下方和采油樹頂11的上方。這個位置是有益的，因為采油樹頂11上方的油和氣的泄漏將被位于浮子I上的檢測單元6檢測到。當然，檢測器6識別所有從其下方出來的泄漏，同時限制了來自海床的天然溢出物。
[0054]浮標I優選地通過ROV被引導，使得檢測器6恰好位于采油樹基盤艙口 10的下方但高于采油樹頂的頂部11的上方。這將在后面參照圖4a、圖4b和圖5詳細說明。
[0055]檢測器5的位置位于艙口 10的天花板下方，保證了來自艙口 10下方的任何設備的泄漏的檢測。另外，所述檢測器5位于艙口 10的天花板下方約5厘米的位置。海床的天然泄漏物是低量的，如果允許積累，需要一些時間來填補這一間隙。所以來自天然泄漏物的滲出有足夠的時間穿過艙口 10的小開口 10’(最佳顯示在圖4(a)中)，而不會被積累到足夠量而到達電容器6的水平。
[0056]因此，很大程度上防止了由于天然泄漏而將錯誤的信號發送到管理團隊。這也通過來自海床的微量的溢出物不導致周圍海水的介電常數的顯著變化的事實而被促進的。檢測器6被設置在一定閾值，該閾值適于忽略這些周圍介質的介電常數的不明顯的變化。因此，這種天然溢出物通過開口 10’(最佳顯示在圖4a中)逃逸而不被檢測出。
[0057]現在泄漏檢測系統的不同單元將被說明。從圖3中明顯的是，線7將浮子I連接到鎖定裝置8。該鎖定裝置用錨定的方式被安裝在采油樹頂的頂部11上。為此目的，所述鎖定單元8的較低的插頭單元8"適于與在采油樹頂11上的導向柱插座16匹配。從而，被牢固地鎖定在頂11上的鎖定單元8錨定浮子I。
[0058]浮子I具有圓錐形頂部部分17，頂部部分17適于與在艙口 10中的漏斗形開口 10’相配合。
[0059]如前面所解釋的，基盤艙口 10有助于油和氣的泄漏的收集，并且特別有利于捕獲向上逃逸的未被檢測出的泄漏，從而使這樣的泄漏可被重新檢測。
[0060]通過浮子的向上的正浮力并且通過圓錐部分17與開口 10’的配合，浮子被保持在基盤艙口 10的下方的安裝位置。鎖定單元8比浮子I的浮力重，并且被鎖定至導向柱插座16，從而防止了泄漏檢測裝置的非有意的漂離。
[0061]檢測器5通過電纜6與插頭15被連接到位于采油樹上的海底控制模塊9 (在下文中稱為SCM)。鎖定單元8的槽8’作為用于當不使用時(例如移除整個單元期間)的連接器15的自由端的安全的停放空間。
[0062]在上文和下文中描述的優選實施例中，檢測器56是相位電容泄漏檢測器探頭。但這不是本發明必需的，并且正如本領域技術人員所知的，其它類型的傳感器也可以應用。
[0063]因此，檢測器5應用電容傳感以用于識別在周圍介質中介電常數的改變。因此，它必須保持與待檢測介質物理接觸。如前面段落所解釋的，這并不是本發明所必需的，并沒有提供進一步的闡述，因為它是本領域的技術人員所公知的。由于類似的原因，SCM 9的作用并未詳述。明顯的是，泄漏檢測器5連接到SCM 9，SCM 9將信號發送到表面，使得泄漏管理團隊在檢測到泄漏的情況下可以發起糾正措施。
[0064]泄漏檢測系統的明智的構造是，包括漂浮單元1，漂浮單元I通過鎖定裝置8錨定在采油樹頂11上，以使得檢測器5在基盤艙口 10的下方，但高于采油樹頂的頂部11，這構成了本發明的關鍵所在。將探測器5牢固地放置到基盤艙口 10的下方但高于采油樹頂的頂部11的目是通過這種獨特而簡單的結構實現的。泄漏檢測器5適于被安裝在基盤艙口10下方大約5厘米處。
[0065]如何安裝現在將參照圖4a，圖4b和圖5來闡述。
[0066]如圖4a所示，浮子I由采油樹基盤艙口 10下方的ROV 12的臂12’引導，從而使檢測器6被置于正好在采油樹基盤艙口 10的下方但高于的采油樹頂的頂部11。ROV 12的一個臂12"被牢固地連接到采油樹的主體14上的固定的扶手11’。整個單元這樣構成以使得該單元以其整體適于被安裝在基盤艙口 10下方例如僅5厘米，并且該單元借助于浮力和部件之間的獨特平衡保持其位置。
[0067]該安裝被示出為當艙口 10閉合時的階段。該圖還示出了在艙口天花板中的開口10’，來自海床的溢出物可以通過開口 10’逃逸而不被檢測器6檢測到。如在圖4a中清楚地示出的，在ROV海底作業(為了運輸和定位)期間，浮子I通過線7被固定至鎖定單元8。
[0068]萬一基盤艙口 10被打開而沒有事先移除浮子I和相關聯的組件(S卩，檢測器5、電纜6、線7和鎖定單元8)，線7能防止意外漂離。運輸期間，插頭15的自由端被牢固地停靠到鎖定裝置8上的插槽8’中(在圖1和圖2中最佳示出)。
[0069]圖4b示出了下一階段，在該階段，泄漏檢測系統被進一步帶向艙口 10的下方的開口 10’中的想要的位置。圖5示出下一階段，在該階段浮標I被安裝在該想要的位置。墊4緊靠艙口天花板10放置。因此，ROV 12被縮回。
[0070]浮子不需要被固定至艙口天花板，但可以被允許浮在頂板的邊界內。
[0071]如果打開艙口而沒有事先移除泄漏檢測系統，浮子I將上浮，直至線7被拉緊。鎖定單元8將防止浮子進一步上升。理想情況下，泄漏檢測系統然后應被移除并不再安裝，直到艙口 10被閉合。然而，如果該艙口 10被再次閉合而泄漏檢測系統沒有事先被移除，浮子I將被艙口向下推，并且相當安全地位于艙口下面。它很可能不在正確的位置，但將浮子I重新定位到開口 10’之一中對于ROV是個簡單的任務。這意味著，不管艙口 10怎樣移動，泄漏檢測系統將被保持安全。
[0072]當圖3、圖4a、圖4b和圖5參照前面的描述被理解，對于本領域的技術人員應該清楚的是，根據本發明的泄漏檢測系統的獨特構造使得檢測器單元可以安裝在艙口天花板10的下方和采油樹頂11的上方，這是迄今為止不可能的。如前面所述的，其他優點也來自于這種獨特結構，特別是當被安裝后保持檢測器單元的位置。
[0073]泄漏檢測器5的位置確保了其盡早的檢測到泄漏；同時確保避免來自海床的溢出物的誤檢測。該構造有利于易于安裝和取回整個系統以更換和維護。泄漏檢測系統可以在執行作業(例如油井干預(well intervent1n)等)時被安裝或被移除。
[0074]從前面的描述以及從所附的權利要求書，對于本領域的技術人員清楚的是，本發明的所有目標均被實現。按照本發明的技術可以在深海和淺海被應用，并且不管何種水下條件都可起作用。此外，應當理解的是，只有一個位于采油樹上的泄漏檢測系統被示出。理想情況下，海底作業期間，應該有多個這樣的泄漏檢測系統被安裝在海底組件上方，從而使泄漏檢測工作用一種可靠的方式完成并且適當的信號被發送到泄漏管理團隊，用于使糾正措施生效。本發明也包括這一方面。
[0075]僅為了理解的目的，本發明已經參照優選實施例和附圖被描述，并且對于本領域技術人員應該是清楚的是，本發明包括了前文所描述的內容的范圍和所附的權利要求書所要求的范圍之內的所有合法修改。
【權利要求】
1.一種用于海上作業設施的海底泄漏檢測系統，包括至少一個泄漏檢測器(5)，所述泄漏檢測器(5)可操作地連接到位于海底組件(14)上的控制器(9)，其特征在于，所述系統設置有漂浮構件(I)，所述泄漏檢測器(5)被連接在所述漂浮構件(I)上，所述漂浮構件(I)適合于被安裝和穩定地定位在所述組件(14)上方。
2.根據權利要求1所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述海底組件是采油樹(14)，所述采油樹(14)具有在其頂(11)上方以用于收集烴類泄漏的基盤艙口(10)。
3.根據權利要求1或2所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述控制器(9)是在所述采油樹(14)上的海底控制模塊單元(9)。
4.根據權利要求1、2或3所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述檢測器是電容傳感器類型檢測器(5)。
5.根據權利要求1、2和3所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述漂浮構件是浮子(I)，所述浮子(I)通過線(7)被固定至鎖定單元(8)，使得所述檢測器(5)被定位在所述采油樹(14)的頂(11)上方并且在所述基盤艙口(10)下方。
6.根據權利要求5所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述鎖定單元(8)適于被牢固地接收在所述采油樹的頂(11)上的導向柱插座(16)中。
7.根據前述權利要求中任一項所述的海底泄漏檢測系統，其特征在于，所述漂浮構件(I)具有錐形頂部部分(17)，所述錐形頂部部分(17)適于被接收在所述艙口(10)中的插座(10)中。
8.—種用于安裝用于海上作業設施的海底泄漏檢測系統的方法，所述系統包括至少一個泄漏檢測器(5)，所述泄漏檢測器(5)可操作地連接到位于海底組件(14)上的控制器(9)，所述系統設置有漂浮構件(I)，所述泄漏檢測器(5)被適當地連接在所述漂浮構件(I)上，其特征在于，通過安裝和穩定地定位所述漂浮構件(I)，將所述檢測器(5)保持在基盤艙口(10)下方的插座(10’)中，使得所述漂浮構件(I)只通過浮力被保持在所述插座(10’)中的適當位置。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，將所述漂浮構件(I)連接到鎖定單元(8)并且將所述鎖定單元(8)連接到所述艙口(10)下方的固定結構。
10.根據權利要求8或9的方法，其特征在于，將所述泄漏檢測器(5)放置在所述艙口(10)下方的指定距離處，使泄漏產品以替代來自地面的天然溢出物的泄漏率的速率從所述艙口下方逃逸，在所述艙口(10)下方收集高于天然溢出物的泄漏率的泄漏產品，直到收集的泄漏產品的水平到達所述檢測器(5)。
【文檔編號】G01M3/00GK104471189SQ201380037788
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2012年7月17日
【發明者】本特-阿克·阿賓森, 拉斯·提姆貝里德·蘭德赫姆, 羅伊·斯滕斯戈德 申請人:阿克海底公司
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