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海洋工程资产完整性

Subsea分布式光纤海底监测方案

>  海底管道管线

>  立管

>  脐带缆


采用分布式光纤传感系统监测海底管线管道

管道回接、老化、深海海水和严寒的物料增加了管线安全运输的风险,管道工程师们采取了一系列的技术和工具来应对这项挑战,但很难判断这些措施是否发挥了作用。分布式温度传感系统(DTS)是一种全新的监测手段,它可以优化管线安全运输技术、同时在初期阶段检测失效点,避免灾难性的损失。 

采用分布式光纤传感系统监测海底脐带缆和立管

通过将感应光纤嵌入到到脐带缆或者立管内部,Omnisens系统可以沿着资产的路径监测温度和应变信息,监测过程实时且连续。微小的温度变化(±0 .1℃)或应变变化(0.002%)都可被成功检测。温度的变化量、应变的位置和尺寸将以警报的形式通过SCADA,邮件或者手机短信(SMS)传送到运营者的资产管理系统中。


    脐带缆使用过程中实时连续的状态监测包括:

> 应变事件— 可能引起蠕变、裂缝、弯曲或渗漏等

> 温度事件— 热点或冷点表示可能发生了渗漏、绝缘击穿或摩擦过度等。嵌入的温度感应光纤不仅可以监测脐带缆中电力传输产生的热量,同时可以监测因各部件摩擦或流体运输产生的热量。

 

脐带缆的热量分布模型图, 解释了在线缆中心位置布置温度感应光纤的原因

不同深度的脐带缆经历的动态应变情况


不同的开采过程,需要不同类型和规格的立管。当遭受过度温度和过度应变时,立管的使用寿命会大打折扣。立管遭受到的危险与脐带缆基本相似:

>  外部损伤:如遭受冲击

>  疲劳过度

>  腐蚀

>  蜡和水合物造成堵塞

外力损伤或腐蚀会导致立管开裂、倒塌或者材料分层,最终造成泄露或海水入渗。当立管温度低于某一数值(与井中液气流组成有关)时,立管就可能遭受堵塞的风险。当停止输送或井口附近产生损耗(含水量增加,压力减小)时,立管堵塞的风险已经大大增加。

采用分布式光纤温度传感系统,以米级的测量精度对立管进行测量,测温精度可达到0.1℃。为操作者提供发展中的冷点和热点早期预警。考虑到立管的完整性会影响到平台的完整性,在灾难性的事件发生前检测出失效点至关重要。


弯曲和伸长导致的疲劳累计是铠装钢丝断裂的前兆,Omnisens 测量系统能够以1Hz的采样频率测量系统应变,非常适合检测低频振动,从而监测疲劳累计情况。知晓失效可能发生的位置,操作者可以提前做好防御措施,避免进一步的损伤。