一种深水海管水下测试装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及海底输管道施工领域，更具体地说，涉及一种深水海管水下测试装置、系统及方法。
背景技术
在深水海洋石油气开发过程中，海底管道将海上油气田，储油设备和陆上终端连接成一个有机的整体，使海上生产设施的各个环节通过管道形成相互关联、相互协调的生产系统。随着海上油气田不断往深水发展，管道输送功能在深水海洋石油开发工业中的作用也更加突出。深水海底管道预调试(清管测径、试压、排水、干燥、惰化)作为新建管道投产前的关键验收指标，其进展顺利与否将直接影响油气田的投产。深水海底管道预调试工作通常没有平台及终端支持或包含较多水下生产设施。
深水海底管道试压过程中的数据记录和传输是解决深水管道试压难题的关键之一，目前普遍的做法是通过下水软管连接水面上试压设备和水下管道，由施工船舶现场支持，在海管升压、稳压、保压及泄压过程中船舶需持续与海管保持连接，施工人员通过甲板仪器仪表读取和记录试压数据。该做法由于船舶长时间与水下保持连接，船舶占用时间长，并且船舶受环境和天气影响较大，会导致甲板读取的数据波动较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种深水海管水下测试装置、系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种深水海管水下测试装置，包括数据记录处理模块、第一通信模块、试压设备接口、供电模块、以及至少一组试压管汇；
所述试压设备接口用于连接试压设备，所述试压设备接口通过测试主管道连接各个所述试压管汇的入口；所述试压管汇包括用于连接深水海管的试压接口，所述试压接口通过管道连接所述试压管汇的入口；
所述供电模块连接所述数据记录处理模块，为测试装置的各设备供电；所述数据记录处理模块通信连接所述试压管汇和所述第一通信模块，所述数据记录处理模块采集所述试压管汇的测试数据并通过所述第一通信模块将所述测试数据发送出去。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试装置，所述试压管汇还包括与所述试压管汇的入口管道连接、用于对所述试压管汇进行泄压的泄压口；
所述泄压口的管道上设置有泄压电磁阀，所述泄压电磁阀通信连接所述数据记录处理模块，所述数据记录处理模块根据所述第一通信模块接收的指令控制所述泄压电磁阀。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试装置，所述试压管汇还包括用于连接数据记录仪的记录仪接口，所述数据记录仪用于记录所述试压管汇的测试数据。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试装置，所述第一通信模块为声波信号传输器和/或电磁/光波信号传输器。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试装置，所述测试主管道上设置有主管道阀门；和/或
所述试压管汇还包括与所述数据记录处理模块通信连接、用于监测海水温度的温度传感器；和/或
所述试压管汇还包括与所述数据记录处理模块通信连接、用于监测海水压力的压力传感器。
另，本发明还提供一种深水海管水下测试系统，包括如上述的深水海管水下测试装置；所述系统还包括用于运输及拆装所述深水海管水下测试装置的遥控无人潜水器，以及用于远程控制所述遥控无人潜水器的控制终端；
所述遥控无人潜水器包括与所述深水海管水下测试装置的第一通信模块进行通信的第二通信模块；和/或所述系统还包括设置在测量船舶上、与所述深水海管水下测试装置的第一通信模块进行通信的第三通信模块。
另，本发明还提供一种深水海管水下测试方法，包括：
遥控无人潜水器接收运送指令，将深水海管水下测试装置运送至目标测区域；
所述遥控无人潜水器接收安装指令，完成所述深水海管水下测试装置与深水海管连接；
启动增压设备，通过所述深水海管水下测试装置对所述深水海管进行增压测试、稳压测试、以及保压测试；
测试过程中采集所述深水海管水下测试装置的测试数据；
将所述测试数据发送出去。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试方法，在所述遥控无人潜水器接收运送指令之前，所述方法还包括：
根据待测深水海管的规格和数量配置所述深水海管水下测试装置中试压管汇的尺寸及数量；
安装用于记录所述试压管汇的测试数据的数据记录仪；
检测电量正常且各部件正常后打开主管道阀门。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试方法，所述将所述测试数据发送出去包括：
通过电磁/光波信号传输器发送所述测试数据至所述遥控无人潜水器；或通过声波信号传输器发送所述测试数据至测量船舶上的通信终端。
进一步，本发明所述的深水海管水下测试方法，在完成所述深水海管的增压测试、稳压测试、以及保压测试后，所述方法还包括：
所述遥控无人潜水器发送泄压指令至所述深水海管水下测试装置的第一通信模块；
所述深水海管水下测试装置的数据记录处理模块根据所述泄压指令打开所述泄压电磁阀进行泄压。
实施本发明的一种深水海管水下测试装置、系统及方法，具有以下有益效果：该装置中试压设备接口用于连接试压设备，试压设备接口通过测试主管道连接各个试压管汇的入口；试压管汇包括用于连接深水海管的试压接口，试压接口通过管道连接试压管汇的入口；供电模块连接数据记录处理模块，为测试装置的各设备供电；数据记录处理模块通信连接试压管汇和第一通信模块，数据记录处理模块采集试压管汇的测试数据并通过第一通信模块将测试数据发送出去。通过实施本发明，解决在试压过程中需要船舶持续支持、依赖甲板人工记录数据的弊端，有效的提高施工效率，降低施工风险，可节省大量的施工成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例提供的深水海管水下测试装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的深水海管水下测试方法流程图；
图3是本发明一实施例提供的测试方法中准备过程流程图；
图4是本发明一实施例提供的测试方法中设备回收过程流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例
参考图1，本实施例的深水海管水下测试装置包括数据记录处理模块4、第一通信模块、试压设备接口5、供电模块3、以及至少一组试压管汇10，其中根据待测深水海管的规格和数量配置深水海管水下测试装置中试压管汇10的尺寸及数量。试压设备接口5用于连接试压设备，试压设备用于为深水海管水下测试装置提供测试压力，试压设备接口5通过测试主管道6连接各个试压管汇10的入口；测试主管道6上设置有主管道阀门，通过主管道阀门调节试压设备接口5的输入压力大小，作为选择，主管道阀门可为机械式阀门或电磁阀，主管道阀门可在水面上提前打开，或进入测试区域后再打开。
试压管汇10包括用于连接深水海管的试压接口8，试压接口8通过管道连接试压管汇10的入口。试压管汇10还包括与试压管汇10的入口管道连接、用于对试压管汇10进行泄压的泄压口9；泄压口9的管道上设置有泄压电磁阀，泄压电磁阀通信连接数据记录处理模块4，数据记录处理模块4根据第一通信模块接收的指令控制泄压电磁阀。优选地，第一通信模块为声波信号传输器1和/或电磁/光波信号传输器2，其中声波信号传输器1传输距离较长，可实现长距离通信，则测试装置可通过声波信号传输器1与测量船舶进行通信，将测量数据传输至测量船舶、以及接收测量船舶发送的指令。电磁/光波信号传输器2传输距离近，可实现近距离通信，则测试装置可通过电磁/光波信号传输器2与遥控无人潜水器进行通信，将测量数据传输至遥控无人潜水器、以及接收遥控无人潜水器发送的指令。上述两种通信方式可根据需要进行选择。
供电模块3连接数据记录处理模块4，为测试装置的各设备供电；优选地，供电模块3为供电电池，使用独立的供电电池对测试装置供电，不再需要将测试装置通过缆线连接至测量船舶，使设备简化且可独立工作。数据记录处理模块4通信连接试压管汇10和第一通信模块，在增压测试、稳压测试、以及保压测试等测试过程中数据记录处理模块4采集试压管汇10的测试数据并通过第一通信模块将测试数据发送出去。作为选择，测试数据可通过声波信号传输器1或电磁/光波信号传输器2发送，例如，通过声波信号传输器1将测试数据发送至测量船舶，通过电磁/光波信号传输器2将测试数据发送至遥控无人潜水器，上述两种通信方式可根据需要进行选择。
试压管汇10内的管道上还设置有多个电磁阀，每个电磁阀连接数据记录处理模块4，在数据记录处理模块4的指令下调节开合以及开度。
本实施例通过独立的深水海管水下测试装置完成对深水海管的测试，解决在试压过程中需要船舶持续支持、依赖甲板人工记录数据的弊端，有效的提高施工效率，降低施工风险，可节省大量的施工成本。
一些实施例的深水海管水下测试装置中，试压管汇10还包括用于连接数据记录仪的记录仪接口7，数据记录仪可拆卸的安装在记录仪接口7上，数据记录仪用于记录试压管汇10的测试数据。考虑到第一通信模块可能存在数据传输失误，即存在测试数据丢失的风险，本实施例设置专门的数据记录仪对测试数据进行独立采集和存储，从而保证测试数据的完整和准确。数据记录仪在完成测试后需拆解下来，通过专用的设备读取其中的测试数据。
一些实施例的深水海管水下测试装置中，试压管汇10还包括与数据记录处理模块4通信连接、用于监测海水温度的温度传感器。
一些实施例的深水海管水下测试装置中，试压管汇10还包括与数据记录处理模块4通信连接、用于监测海水压力的压力传感器。
实施例
本实施例的深水海管水下测试系统包括如上述的深水海管水下测试装置，还包括用于运输及拆装深水海管水下测试装置的遥控无人潜水器ROV，以及用于远程控制遥控无人潜水器的控制终端。遥控无人潜水器和控制终端可参考现有技术，本实施例不再赘述。
遥控无人潜水器还包括与深水海管水下测试装置的第一通信模块进行通信的第二通信模块，遥控无人潜水器可接收深水海管水下测试装置采集的测试数据，遥控无人潜水器也可发送指令至深水海管水下测试装置。作为选择，第二通信模块为声波信号传输器1或电磁/光波信号传输器2。作为选择，也可通过遥控无人潜水器的摄像头直接观察深水海管水下测试装置中测试仪表的数据。
系统还包括设置在测量船舶上、与深水海管水下测试装置的第一通信模块进行通信的通信终端，通信终端可接收深水海管水下测试装置采集的测试数据，通信终端也可发送指令至深水海管水下测试装置。通信终端包括第三通信模块，优选地，第三通信模块为声波信号传输器1。因本实施例中深水海管水下测试装置可独立进行工作，测量船舶在完成深水海管升压后，可选择离开测试区域去其他作业区域，从而提高测量船舶利用率。
本实施例通过独立的深水海管水下测试装置完成对深水海管的测试，解决在试压过程中需要船舶持续支持、依赖甲板人工记录数据的弊端，有效的提高施工效率，降低施工风险，可节省大量的施工成本。
实施例
参考图2和图3，本实施例的深水海管水下测试方法应用于上述的深水海管水下测试系统中，该测试方法包括：
首先进行设备准备工作，该深水海管水下测试方法包括：
S01、根据待测深水海管的规格和数量配置深水海管水下测试装置中试压管汇10的尺寸及数量；
S02、安装用于记录试压管汇10的测试数据的数据记录仪以及测试过程需要的传感器；
S03、检测电量正常且各部件正常后打开主管道阀门。
S1、遥控无人潜水器接收运送指令，将深水海管水下测试装置运送至目标测区域；
S2、遥控无人潜水器接收安装指令，完成深水海管水下测试装置与深水海管连接；
S3、启动增压设备，通过深水海管水下测试装置对深水海管进行增压测试、稳压测试、以及保压测试；因本实施例中深水海管水下测试装置可独立进行工作，测量船舶在完成深水海管升压后，可选择离开测试区域去其他作业区域，从而提高测量船舶利用率。测量船舶的通信终端可通过声波信号传输器1继续接收深水海管水下测试装置发送的测试数据。
S4、测试过程中采集深水海管水下测试装置的测试数据，数据记录处理模块4通信连接试压管汇10和第一通信模块，在增压测试、稳压测试、以及保压测试等测试过程中数据记录处理模块4采集试压管汇10的测试数据并通过第一通信模块将测试数据发送出去。作为选择，测试数据包括但不限于高压管路的工作情况、深水水下压力、温度等。另外，在需要对测试装置的阀门进行关闭隔离或打开泄压时，可通过遥控无人潜水器携带的信号发射器发射操作指令，并通过水下测试单元上的接收器接收，接收到信号后通过控制模块进行CMOS运算，根据运算结果对各个阀门执行对应的操作。
S5、将测试数据发送出去。进一步，将测试数据发送出去包括：通过电磁/光波信号传输器2发送测试数据至遥控无人潜水器；或通过声波信号传输器1发送测试数据至测量船舶上的通信终端。第一通信模块为声波信号传输器1和/或电磁/光波信号传输器2，其中声波信号传输器1传输距离较长，可实现长距离通信，则测试装置可通过声波信号传输器1与测量船舶进行通信，将测量数据传输至测量船舶、以及接收测量船舶发送的指令。电磁/光波信号传输器2传输距离近，可实现近距离通信，则测试装置可通过电磁/光波信号传输器2与遥控无人潜水器进行通信，将测量数据传输至遥控无人潜水器、以及接收遥控无人潜水器发送的指令。上述两种通信方式可根据需要进行选择。
参考图4，本实施例的深水海管水下测试方法在完成深水海管的增压测试、稳压测试、以及保压测试后，该方法还包括：
S6、遥控无人潜水器发送泄压指令至深水海管水下测试装置的第一通信模块。
S7、深水海管水下测试装置的数据记录处理模块4根据泄压指令打开泄压电磁阀进行泄压。数据记录处理模块4接收到信号后通过控制模块进行CMOS运算，根据运算结果对各个阀门执行对应的操作。该过程不再需要测量船舶下放遥控无人潜水器进行具体的阀门机械操作，可提高工作效率。
S8、遥控无人潜水器接收拆卸指令，完成深水海管水下测试装置与深水海管的拆卸。
S9、遥控无人潜水器接收返回指令，将深水海管水下测试装置运送至海面回收处。
通过实施本实施例，解决了在试压过程中需要船舶持续支持、依赖甲板人工记录数据的弊端，有效的提高了施工效率，降低了施工风险，可节省大量的施工成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
