[发明专利]一种水合物开采水下管道温压监测及控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种水合物开采水下管道温压监测及控制系统及方法，其包括海底管道、缆线、DAS主机、脉冲激光发射器、DTS主机和计算机处理设备；所述缆线预先安装在所述海底管道内侧壁，所述缆线的端部分别与所述DAS主机、脉冲激光发射器、DTS主机连接；所述DAS主机和DTS主机都与所述计算机处理设备连接，由所述计算机处理设备控制工作。本发明能有效监测水下管道温度和压力，解决了光纤在管道内的安装、固定问题以及不同的情况下分布式传感器信号的表现形式。本发明可以广泛在天然气水合物开采技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物开采技术领域，特别是关于一种水合物开采水下管道温压监测及控制系统及方法。

背景技术

天然气水合物作为近年来新兴的非常规清洁能源，具有巨大的开发前景。而海底管道作为天然气水合物的主要运输方式，在其中扮演着重要的角色。同时，由于天然气水合物存在的特殊性质，对运输管道的温度、压力要求较高，需加强对管道温度、压力的监测。

目前，在南海已经有利用浮标进行海洋数据监测的案例，在此案例的基础上，有人提出利用此种方法进行海底管道的温度、压力等的数据监测。该方法的基本原理为通过浮标承载水上的数据处理设备以及其他水上设备，浮标通过系泊系统进行定位以及固定，温度、压力传感器通过与浮标连接的动态脐带缆下放到海水中，传感器固定在管道需要监测的位置进行监测，监测数据通过动态脐带缆传回水上设备，完成监测的整体流程。该方法存在的问题主要为两个方面：首先，该方法为管道的定点监测，无法实现全管段的实时监测，不利于实现管道运输天然气时水合物堵塞出现位置的监测；其次，受固定缆以及动态脐带缆在海洋环境中腐蚀等的影响，该方法使用期限较短，较难实现管道的长期监测。

分布式光纤声波传感技术(DAS)以及分布式光纤温度传感技术(DTS)是现在应用较多的信号连续分布式传感技术，可以准确监测管道压力、温度等实时变化。该技术存在的难点在于光纤在海底管道的内部的定位以及固定，现有的光纤多为外部安装，无法满足水合物运输管道的监测要求。

现有技术中的浮标方案无法满足全管段的实时监测要求，分布式光纤传感器可以满足全管段的监测，但是现有的光纤安装多为管道外安装，无法满足水合物运输的管道监测要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种水合物开采水下管道温压监测及控制系统及方法，其能通过在水合物开采水下管道内安装分布式光纤实现全管道实时监测管道内温度和压力波动，解决了光纤在管道内的安装、固定问题以及水合物开采水下管道内水合物二次生成、泄露及滞留液等情景判断。。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水合物开采水下管道温压监测及控制系统，其包括海底管道、缆线、DAS主机、脉冲激光发射器、DTS主机和计算机处理设备；所述缆线预先安装在所述海底管道内侧壁，所述缆线的端部分别与所述DAS主机、脉冲激光发射器、DTS主机连接；所述DAS主机和DTS主机都与所述计算机处理设备连接，由所述计算机处理设备控制工作。

进一步，所述缆线通过固定机构安装在所述海底管道内侧壁。

进一步，所述固定机构包括固定片和安装槽；在所述海底管道内侧壁上沿所述海底管道的长度方向开设有安装槽，所述缆线设置在所述安装槽内，并通过间隔设置的若干所述固定片将所述缆线固定在所述安装槽内。

进一步，各所述固定片均采用焊接的方式与所述安装槽固定。

进一步，所述缆线包括与所述DAS主机连接的光缆、与所述DTS主机连接的光缆、与所述脉冲激光发射器连接的光缆和备用光缆。

进一步，所述与所述DAS主机连接的光缆、与所述DTS主机连接的光缆、与所述脉冲激光发射器连接的光缆和备用光缆由铠装层包裹成一条铠装光缆。

一种水合物开采水下管道温压监测及控制方法，该方法基于上述水合物开采水下管道温压监测及控制系统实现，包括以下步骤：