[发明专利]水下软刚臂单点系泊系统的现场监测预报系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及油田作业安全领域，特别涉及渤海水下软刚臂式单点系泊系统的现场监测及预报。具体讲，本发明涉及水下软刚臂单点系泊系统的现场监测预报系统。

技术背景

FPSO(Floating Production Storage and Offloading，即浮式储油卸油装置)是海洋石油开发的主要模式之一，被广泛地用于世界各个海域的原油生产、储藏及外输。其中，单点系泊系统是关系到整个FPSO能否正常作业的一个重要环节，一旦FPSO单点系泊系统受到破坏，则整条FPSO的安全将受到极大威胁，轻则造成停产关井，带来严重的经济损失，重则有溢油危险，可能引发生态灾难。

近年来由于海洋环境条件愈加恶劣，极端天气造成的单点系泊系统事故/故障频频发生，给油田生产和设施安全带来严峻挑战。对于在役的FPSO船队而言，如果能够对其单点系泊系统做到准确可靠的监测和评价，不仅可准确判断其单点系泊系统的安全性，对可能发生的破坏进行提前预警，又可为作业管理者提供及时准确的系泊安全性信息，供其有预案地进行安全管理，防范于未然，确保FPSO作业安全。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种科学而有效的适用于渤海湾水下软刚臂单点系泊系统的现场监测预报技术，可对FPSO作业海域的风、浪、流、温度、湿度、气压环境条件，FPSO艏向、FPSO与单点导管架的间距、FPSO六自由度运动、系泊锚链的受力、单点导管架水下部分扭矩筒应变及扭矩测量，单点结构振动，单点导管架的实时状态等进行监控，对单点系泊系统受力、船体六自由度运动及艏向等参数超限工况进行预警，并可利用预报软件对系泊响应提供较为准确的预报。

为此，本发明采取的技术方案是，水下软刚臂单点系泊系统的现场监测预报系统：包括：

波浪海流仪进行测量，用于获取流向、流速、波高、浪向、周期、波浪谱参数；

风速风向仪用于获取风速、风向数据；

温湿度气压一体机，用于获取温度、湿度、气压参数；

两个沿FPSO纵向布置的两套独立GPS系统用于获取FPSO的朝向；

GPS基站与安装在FPSO上的GPS移动站，用于利用二者间的定位信息做差分处理测量FPSO与单点导管架之间距离；

惯性测量单元(IMU)，用于FPSO六自由度运动测量，其中FPSO三个方向的平动通过惯性测量单元内的加速度计来测量，三个方向的转动通过三个陀螺仪来进行测量；

光纤光栅应变传感器用于对系泊力大小进行测量，用系泊链姿态测量传感器对系泊力角度进行测量；

光纤光栅应变传感器和电阻式传感器用于对单点导管架水下部分扭矩筒扭矩及其应变进行测量；

加速度传感器，用于对单点导管架结构振动进行测量；

所述的单点状态监测应用所有传感器接入中央控制系统(FOXBORO)的备用通道进行测量，并实现所有测量数据的采集、传输、显示及处理。

与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：

采用现场实时监测的方法，对海洋环境条件及系统中各装置的位置和姿态等参数进行监测，再结合相关理论进行力学分析，对水下软刚臂单点系泊系统进行安全评估，是一种高效科学的研究方法。

附图说明

图1，2，3为本发明专利监测设备布置示意图。

图1为浪流仪布置示意图。

图2为测量风速风向仪、温湿度气压一体机、GPS移动站、惯性测量单元、设备布置示意图。

图3为GPS基准站、光纤光栅应变传感器、电阻式应变花、加速度传感器设备布置示意图。

附图标识：

1、波浪海流仪  2、风速风向仪  3、温湿度气压一体机  4、基站GPS  5、移动站GPS  6、惯性测量单元(IMU)  7、光纤光栅应变传感器  8、系泊链姿态测量传感器  9、电阻式应变花10加速度传感器

具体实施方式

本发明专利提供了一种适用于渤海湾水下软刚臂单点系泊系统的现场监测预报系统，包括波浪、海流的监测，风速、风向的监测，温度、湿度、气压的测量，FPSO的朝向，FPSO与单点间距离，FPSO六自由度运动的监测，系泊力测量，关键点应力测量，单点扭矩筒扭矩测量，单点结构振动测量及数据处理、预报、装配载优化软件。为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

单点由单点导管架、水下扭矩筒及YOKE(水下系泊软刚臂)构成。单点通过系泊锚链与FPSO相连。