[发明专利]使用光纤的渗漏检测装置

说明书

本申请为邓录普石油与海洋有限公司于2007年4月18日向中国专利局提交的题为“使用光纤的渗漏检测装置”的申请号为200780017333.3的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及渗漏检测，特别是，检测软管中的流体渗漏。

背景技术

水下软管，例如输油软管，将经历一般的磨损、撕裂、老化以及可能受到其它形式的损坏。这可能导致软管破裂，引起软管内物体渗出，或从软管外面渗入水分。通常，水下软管包括内部编织层(inner carcass)和外部编织层(outer carcass)，两者都可能在软管的任一点破裂。外部编织层破损将导致水分渗入，而内部编织层破损将引起流体的渗出。检测装置通常放置在软管节的终端，一旦有油料从渗漏处到达软管节的终端就可以检测到渗漏。很明显，尽快检测到渗漏并检测出渗漏的位置和类型是十分有益的。

发明内容

因此，本发明提供渗漏检测装置，其包括设置成用于检测通过软管编织层的流体渗漏的光纤传感器，其中所述传感器设置成用于检测沿软管节的渗漏位置。

光纤传感器可以布置于内部软管编织层和外部软管编织层之间，且可以沿软管长度延伸。优选地，传感器沿软管长度为螺旋形。这会最大化渗漏检测装置的覆盖率。沿软管节长度的连续感应允许小型渗漏在压力增加到足够水平以使流体到软管节终端之前被尽快检测到。

该装置可以进一步包括：设置成用于发射光脉冲到光纤中的发射器；和检测器，其设置成用于检测反射信号并根据该反射信号随时间推移的强度变化来检测渗漏位置。光学检测系统的利用意味着传感器没有任何部份具有可能接触到油料的电流。每个软管节内部也不需要电源，该电源是潜在的破坏机构和安全隐患。

光纤传感器可以包括光纤以及流体敏感材料，该流体敏感材料一经与特定流体接触就会经历体积变化。该流体敏感材料的体积变化可以引起光纤微弯曲。优选地，光纤传感器包括：包覆有流体敏感材料的传感器芯部，和可以固定到被包覆住的传感器芯部上的光纤。

优选地，光纤是通过线，例如凯夫拉尔线(kevlar thread)，固定到流体敏感材料上。该材料的体积变化可以使光纤反抗线，并且可以引起光纤微弯曲。光纤的微弯曲通过衰减导致光损失，降低了膨胀点反向散射光的强度。

流体敏感材料可以一经与烃类接触而膨胀，并且可以包括硅聚合物(silicone polymer)。替代地，流体敏感材料可以一经与水接触而膨胀，并且可以包括水凝胶(hydrogel)材料。优选地，渗漏检测装置包括至少两种设置成用于检测不同流体的渗漏的光纤传感器。

传感器可以放在保护套中。优选地，保护套是能渗透的，以允许流体通过内部软管编织层或者外部软管编织层渗漏后接触到传感器。保护套可以固定在软管节的终端，并且可以设置成随该软管节的膨胀而膨胀和随软管节的收缩而收缩。优选地，传感器可以在多孔保护套内部自由地移动。传感器的长度可以延伸超过保护套的长度以适应软管节的膨胀和收缩。

检测装置可以进一步包括水密壳体，该水密壳体位于软管节的终端，并可以设置成用于容纳传感器的附加长度。软管终端的光纤传感器的富余长度为软管的膨胀和收缩留有余地。由于传感器可以在保护套内部自由地移动，如果软管膨胀传感器线缆的附加长度就可以从水密壳体进入保护套内。相似地，如果软管收缩传感器线缆的富余长度就可以容纳于水密壳体内。

检测装置可以进一步包括光学跨接线缆(optical jumper cable)，该光学跨接线缆设置成延伸于软管节的光纤传感器和与其连接的第二软管节的光纤传感器之间，以提供连续光信号。光学穿板式接头(optical bulkhead adaptor)可以设置成用于提供光纤传感器和光学跨接线缆之间的防水连接，并且可以贯穿水密壳体的壁面。优选地，光学穿板式连接器(optical bulkhead connector)连接光纤到光学穿板式接头上，并且跨接线缆连接器连接光学跨接线缆到光学穿板式接头上。

光学跨接线缆可以在软管外面延伸并且可以被保护性线缆护套保护住。由于光学跨接线缆位于软管外面且只在各个软管的水密壳体终端之间延伸，所以如果被外力损坏也能够被轻易地替换或修理。

该装置可以进一步包括设置成用于图像式地显示检测到的信号的显示器。显示器可以进一步设置成用于显示参考轨迹，检测到的信号可以跟它做比较。因此可以检测到信号的意外变化，且用于确定渗漏位置。

本发明的第一方面公开了一种渗漏检测装置，包括设置成用于检测通过软管编织层的流体渗漏的光纤传感器，其中，所述传感器设置成用于检测沿软管节的渗漏位置。