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1、10申请公布号CN103899294A43申请公布日20140702CN103899294A21申请号201310720431022申请日2013122413/726,66720121226USE21B47/00201201E21B47/007201201E21B47/0620120171申请人通用电气公司地址美国纽约州72发明人PT西皮拉NJ埃尔森MK巴勒P维亚斯74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人李强谭祐祥54发明名称用于海底结构的监测管状构件的系统和方法57摘要本发明涉及用于海底结构的监测管状构件的系统和方法。介绍一种用于监测海底结构的系统。该系统包括设置在海底结构的。
2、一个或多个管状构件上或周围的传感器，海底结构的一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带。此外，系统包括控制器，控制器操作性地联接到海底结构的一个或多个管状构件上，并且构造成检测海底结构的一个或多个管状构件中的异常。还介绍了一种用于监测海底结构的方法。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书10页附图11页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图11页10申请公布号CN103899294ACN103899294A1/1页21一种用于监测海底结构的系统，所述系统包括设置在所述海底结构的一个或多个管状构件上或周围的传感器，其中，所述海底结构的所述一个。
3、或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带；以及控制器，其操作性地联接到所述海底结构的所述一个或多个管状构件上，并且构造成检测所述海底结构的所述一个或多个管状构件中的异常。2根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括能量采集单元，其操作性地联接到所述传感器上，并且构造成对所述传感器供给能量。3根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括通信单元，其操作性地联接到所述传感器上，并且构造成发送或接收由所述传感器测得的参数。4根据权利要求3所述的系统，其特征在于，使用有线连接、无线连接或它们的组合来将所述能量采集单元和所述通信单元操作性地联接到所述传感器上。5根据权利要求2所述的系统，其特征。
4、在于，所述能量采集单元构造成使用所述海底结构的所述一个或多个管状构件的振动、所述海底结构的所述一个或多个管状构件的温度差异、光、海水运动或它们的组合来产生电。6根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步构造成控制一个或多个传感器的运行，以测量所述海底结构中的所述一个或多个管状构件的压力、流量和应力；以及调节所述海底结构的所述一个或多个管状构件中的所述压力、流量和应力中的一个或多个。7根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括磁致伸缩传感器、磁传感器、声音换能器、光纤传感器、温度传感器或它们的组合。8根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海底结构的所述一个或多个管状构件。
5、包括具有感测能力的一个或多个节段。9根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述具有感测能力的一个或多个节段包括一个或多个磁编码区域。10根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个磁编码区域包括多个磁化线，所述多个磁化线具有沿着所述海底结构的所述一个或多个管状构件的长度形成的至少两个极。权利要求书CN103899294A1/10页3用于海底结构的监测管状构件的系统和方法技术领域0001本公开的实施例大体涉及监测海底结构，并且更特别地，涉及监测海底基础结构的立管、管道和流管线中的压力和/或应力。背景技术0002在海底烃生产中，利用立管来将流体从海底井输送到收集设施诸如生产船舶，或者将流体。
6、从生产船舶注射到海底井。而且，在海底钻探期间，使用立管来容纳钻探管，以及对钻探流体提供返回路径。典型地，立管从海床延伸到海面，并且由于水流和生产船舶移动而遭受弯曲力、扭转力和拉伸力。取决于诸如流率、温度和稠度的流参数，立管可经历应力增大，因为周围和流道之间有压差。为了确保立管有效地运行，不断监测立管所经历的应力是有益的。而且，识别压力和/或应力变化可协助操作者确保将油从海底井高效地传送到收集设施。0003有时候，采用应变传感器诸如应变仪和布拉格光纤传感器来感测立管中的机械应力。另外，可采用压力传感器来测量流管线和立管中的压力。使用应变传感器和/或压力传感器一般需要与流管线和立管的机械联接。扩展。
7、对这些传感器的使用会导致传感器的机械附接强度的损失。而且，传感器可在延长的时段里遭受恶劣环境。另外，修理或更换传感器可为有挑战性的工作。0004此外，立管和/或流管线一般设计和部署有设置在确定位置处的固定数量的传感器。但是，增加立管和/或流管线上的传感器的数量，或者在立管和/或流管线的寿命期间改变传感器的位置可为合乎需要的。但是，改变传感器的数量和/或位置是昂贵且费力的工作。发明内容0005根据本公开的各方面，介绍一种用于监测海底结构的系统。该系统包括设置在海底结构的一个或多个管状构件上或周围的传感器，海底结构的一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带。此外，系统包括控制器，控制器操作性地。
8、联接到海底结构的一个或多个管状构件上，并且构造成检测海底结构的一个或多个管状构件中的异常。0006根据本公开的另一方面，介绍一种用于监测海底结构的方法。该方法包括将传感器设置在海底结构的一个或多个管状构件上或周围，海底结构的一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带，传感器构造成测量参数。方法还包括使用控制器来分析测得的参数。另外，方法包括基于对测得参数的分析来识别立管、流管线和海底脐带中的一个或多个中的异常。0007根据本公开的另一方面，介绍一种系统。该系统包括构造成监测海底结构的一个或多个管状构件的监测子系统，海底结构的一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带。监测子系统包括传感器，。
9、其设置在海底结构的一个或多个管状构件上或周围，并且构造成测量与海底结构的一个或多个管状构件相关联的参数；以及控制器，其操作性地联说明书CN103899294A2/10页4接到海底结构的一个或多个管状构件上，并且构造成检测海底结构的一个或多个管状构件中的异常。此外，系统包括能量采集单元，其操作性地联接到监测子系统上，并且构造成对传感器供给能量；以及通信单元，其操作性地联接到监测子系统上，并且构造成发送或接收由传感器测得的参数。0008一种用于监测海底结构的系统，所述系统包括设置在所述海底结构的一个或多个管状构件上或周围的传感器，其中，所述海底结构的所述一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带。
10、；以及控制器，其操作性地联接到所述海底结构的所述一个或多个管状构件上，并且构造成检测所述海底结构的所述一个或多个管状构件中的异常。0009在一个实施例中，进一步包括能量采集单元，其操作性地联接到所述传感器上，并且构造成对所述传感器供给能量。0010在一个实施例中，进一步包括通信单元，其操作性地联接到所述传感器上，并且构造成发送或接收由所述传感器测得的参数。0011在一个实施例中，使用有线连接、无线连接或它们的组合来将所述能量采集单元和所述通信单元操作性地联接到所述传感器上。0012在一个实施例中，所述能量采集单元构造成使用所述海底结构的所述一个或多个管状构件的振动、所述海底结构的所述一个或多个。
11、管状构件的温度差异、光、海水运动或它们的组合来产生电。0013在一个实施例中，所述控制器进一步构造成控制一个或多个传感器的运行，以测量所述海底结构中的所述一个或多个管状构件的压力、流量和应力；以及调节所述海底结构的所述一个或多个管状构件中的所述压力、流量和应力中的一个或多个。0014在一个实施例中，所述传感器包括磁致伸缩传感器、磁传感器、声音换能器、光纤传感器、温度传感器或它们的组合。0015在一个实施例中，所述海底结构的所述一个或多个管状构件包括具有感测能力的一个或多个节段。0016在一个实施例中，所述具有感测能力的一个或多个节段包括一个或多个磁编码区域。0017在一个实施例中，所述一个或多。
12、个磁编码区域包括多个磁化线，所述多个磁化线具有沿着所述海底结构的所述一个或多个管状构件的长度形成的至少两个极。0018在一个实施例中，所述一个或多个磁编码区域包括多个磁化线，所述多个磁化线具有围绕所述海底结构的所述一个或多个管状构件成螺旋构造的至少两个极。0019在一个实施例中，进一步包括沿着所述多个磁化线，围绕所述海底结构的一个或多个管状构件以螺旋构造缠绕的光纤传感器。0020在一个实施例中，进一步包括设置在所述海底结构的所述一个或多个管状构件上的覆层。0021在一个实施例中，所述传感器嵌在所述覆层中，设置在所述覆层上，或者呈它们的组合的方式。说明书CN103899294A3/10页5002。
13、2在一个实施例中，进一步包括构造成将所述传感器操作性地联接到所述海底结构的所述一个或多个管状构件上的锁定机构。0023在一个实施例中，所述锁定机构包括爬行器马达、远程操作装置、粘合剂、机械带、机械紧固件或它们的组合。0024一种用于监测海底结构的方法，所述方法包括将传感器设置在所述海底结构的一个或多个管状构件上或周围，其中，所述海底结构的所述一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带，以及其中，所述传感器构造成测量参数；使用控制器来分析测得的参数；以及基于对所述参数的分析来识别所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个中的异常。0025在一个实施例中，进一步包括使所述立管、所述流管线和。
14、所述海底脐带中的一个或多个磁化。0026在一个实施例中，使所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个磁化包括以螺旋构造使所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个磁化。0027在一个实施例中，使所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个磁化包括以纵向构造使所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个磁化。0028在一个实施例中，使所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个磁化包括对所述立管、所述流管线和所述海底脐带中的一个或多个施加确定值的电流、确定值的磁场或它们的组合。0029在一个实施例中，所述参数包括压力、载荷、压缩应力、残余应力、纵向应力、拉伸应力、弯曲应力。
15、、扭矩引起的应力、生产流体的流属性，或它们的组合。0030一种系统，包括构造成监测海底结构的一个或多个管状构件的监测子系统，其中，所述海底结构的所述一个或多个管状构件包括立管、流管线和海底脐带，以及其中，所述监测子系统包括传感器，其设置在所述海底结构的所述一个或多个管状构件上或周围，并且构造成测量与所述海底结构的所述一个或多个管状构件相关联的参数；控制器，其操作性地联接到所述海底结构的所述一个或多个管状构件上，并且构造成检测所述海底结构的所述一个或多个管状构件中的异常；能量采集单元，其操作性地联接到所述监测子系统上，并且构造成对所述传感器供给能量；以及通信单元，其操作性地联接到所述监测子系统上。
16、，并且构造成发送或接收由所述传感器测得的参数。附图说明0031当参照附图来阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中，相同符号在图中表示相同部件，其中图1是根据本公开的各方面的、用于监测海底结构管状构件的示例性系统的示意图；图24是根据本公开的各方面的图1的系统的一部分的示例性实施例的示意图；说明书CN103899294A4/10页6图5是根据本公开的各方面的图1的示例性系统的一部分的另一个示例性实施例的示意图；图6是根据本公开的各方面的、用于在图1的系统中使用的海底结的构管状构件的示例性磁化的示意图；图7是根据本公开的各方面的、用于在图1的系统中使用的海底结构。
17、的管状构件的基于光纤的示例性感测的示意图；图8是根据本公开的各方面的图1的示例性系统的一部分的另一个示例性实施例的示意图；图9和10是根据本公开的各方面的、用于将传感器联接到海底结构的管状构件上的锁定机构的示例性实施例的示意图；以及图11是表示根据本公开的各方面的、监测海底结构的管状构件的方法的流程图。具体实施方式0032除非另有规定，否则本文使用的技术和科学用语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。如本文所用，用语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来区分一个元件与另一个元件。而且，用语“一个”和“一种”不表示数量限制，而是表示存在至少一个所述项目。用语。
18、“或”的意思是包含性的，并且表示所列项目中的一个、一些或全部。在本文中使用“包括”、“包含”或“具有”和它们的变型是想要包含后面列出的项目及其等物以及额外的项目。用语“连接”和“联接”不局限于物理或机械连接或联接，而是可包括电连接或联接，不管是直接还是间接的。此外，用语“电路”和“控制器”可包括单个构件或多个构件，不管它们是有源和/或无源的，还是连接在一起或以别的方式联接在一起，以提供描述的功能。0033如将在下文详细描述的那样，介绍用于监测海底结构的管状构件诸如但不限于立管、流管线、海底脐带和管道的示例性系统和方法的各种实施例。此外，由于示例性系统和方法利用磁致伸缩技术，所以感测是稳定可靠的。
19、，不受老化、灰尘、水分、周围流体的组成变化等的影响。0034现在转到附图，在图1中以示例的方式，描绘了根据本公开的各方面的、用于监测海底结构的一个或多个管状构件的系统100的示例性实施例。在一个实施例中，用于监测海底结构102的管状构件的系统100可包括能量采集单元104和传感器106。系统100还可包括通信单元108和控制器110。联接到海底结构102和控制器110上的传感器106大体可被称为监测子系统。监测子系统可构造成监测海底结构102的一个或多个管状构件。在一个实施例中，可使用能量采集单元104来对通信单元108供应功率。海底结构102的管状构件可包括立管114、流管线116、海底脐带。
20、118等。在一个示例中，海底脐带可包括多个管。流管线116典型地是构造成将油和气体产品从海底井头运送到立管114的足部的水下管路。流管线116还可包括跨接线和其它海底管道。另外，立管114典型地连接到海水表面上方的生产和/或钻探设施上，并且构造成传送流体。在一个示例中，流体可包括油、烃等。而且，立管114可为刚性或柔性的。此外，主要采用立管来进行竖向运输。此外，海底脐带118部署在生产和/或钻探设施和海底设施之间，以将必要的控制和化学品供应到海底井。说明书CN103899294A5/10页70035能量采集单元104可构造成使用海底结构102的一个或多个管状构件的振动和/或海底结构102的一个。
21、或多个管状构件的温度差异来产生电。海底结构102的一个或多个管状构件的温度差异可包括沿着海底结构102的一个或多个管状构件的温差、海底结构102的一个或多个管状构件和海水之间的温差，或者它们的组合。而且，在另一个示例中，能量采集单元104可构造成使用光、海水运动、微生物技术等来产生电。在一个示例中，用于产生电的光可包括太阳辐射。此外，在一个非限制性示例中，能量采集单元104可包括电池、直流源、交流源等。此外，能量采集单元104可操作性地联接到传感器106上，并且可构造成对传感器106供给能量。0036此外，在一个实施例中，传感器106可设置在立管114、流管线116海底脐带118和/或海底结构。
22、的其它管状构件上或周围。特别地，传感器106可设置在立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构102的其它管状构件的外周缘上。传感器106可构造成测量/感测参数。如本文所用，用语参数可包括压力、载荷、压缩应力、残余应力、纵向应力、拉伸应力、弯曲应力、扭矩引起的应力、生产流体的流属性，或者它们的组合。0037另外，通信单元108可操作性地联接到传感器106上。通信单元108可构造成发送和/或接收由传感器106测得/确定的参数。此外，在一个非限制性示例中，通信单元108可设置在远程位置处。在另一个示例中，通信单元108可置于立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构的其它管状构件上。
23、或周围。而且，通信单元108可包括电子电路，诸如发送器、接收器等。此外，在一个非限制性示例中，通信单元108的发送器可设置在立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构的其它管状构件上或周围，而通信单元108的接收器则可设置在远程位置处。此外，能量采集单元104和通信单元108可使用有线连接、无线连接等操作性地联接到传感器106上。0038另外，控制器110可为海底控制模块SCM。虽然，图1的实施例描绘了通信单元108和控制器110是独立的单元，但在某些实施例中，控制器110可包括通信单元108。此外，控制器110可操作性地联接到通信单元108上。由传感器106测得的参数可通过通信单元1。
24、08传输到控制器110。0039在一个实施例中，控制器110可包括处理单元112。处理单元112可构造成分析由传感器106测得的参数。此外，处理单元112可构造成基于对参数的分析来识别海底结构102的一个或多个管状构件中的异常。而且，海底结构102的一个或多个管状构件中的异常可包括立管114、流管线116、海底脐带118等中的一个或多个中的异常。另外，基于对异常的识别，控制器110可构造成调节立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构102的其它管状构件中的压力、应力、流属性等。如本文所用，用语异常可包括可导致立管114、流管线116和海底结构的其它管状构件中的一个或多个出故障的状况。。
25、另外，控制器110还可构造成控制传感器106的运行，传感器106测量海底结构102的一个或多个管状构件的压力、流量和应力。0040而且，传感器106可包括磁场传感器、磁致伸缩传感器、维拉里效应传感器、电感线圈、声音换能器、光纤、磁传感器，或者它们的组合。此外，在一个实施例中，传感器106还可包括温度传感器、湿度传感器、化学传感器等。如本文所用，用语操作性地联接包括有线联接、无线联接、电联接、磁联接、电容联接、光联接、无线电通信、基于软件的通信，或者它们的组合。说明书CN103899294A6/10页80041现在参照图24，描绘了用于监测海底结构的管状构件的系统诸如图1的系统100的一部分的示。
26、例性实施例的示意图200、206、212。特别地，图24是海底结构的管状构件诸如图1的海底结构102的管状构件的一部分的示意图。0042图2是立管202诸如图1的立管114的示意图200。如图2中描绘的那样，传感器204诸如图1的传感器106可设置在立管202的外周缘上。0043此外，图3是流管线208诸如图1的流管线116的一部分的示意图206。参考标号210表示设置在流管线208的外周缘上的传感器。0044现在转到图4，描绘了海底脐带214诸如海底脐带118的一部分的示意图212。传感器216也设置在海底脐带214的外周缘上。可注意到，虽然图24的实施例描绘了传感器204、210、216分。
27、别设置在立管202、流管线208和海底脐带214的外周缘上，但传感器也可设置成紧邻立管202、流管线208和海底脐带214。0045可注意到，海底结构的管状构件所经历的应力是管状构件的内部压力和海底结构的管状构件的外部压力之间的差的线性函数。在一个示例中，应力可包括环向应力。因此，流管线208、立管202和海底脐带214内的管中的压力的任何变化可导致流管线208、立管202和/或海底脐带214内的管中的应力的变化。这个应力可由设置在流管线208、立管202和/或海底脐带214上的传感器204、210、216捕捉。而且，流管线208、立管202和/或海底脐带214所经历的应力可为残余应力、施加的。
28、应力、弯曲应力，以及伸展和压缩引起的应力的组合。另外，对于立管202，也可采用其它参数来计算应力，诸如但不限于立管202的壁厚、立管202的内径、立管202的材料的杨氏模量和泊松比。类似地，可针对流管线208和海底脐带214计算应力。0046现在转到图5，介绍根据本公开的各方面的图1的示例性系统100的一部分的另一个示例性实施例的示意图300。特别地，图5描绘了在海底结构的管状构件诸如但不限于流管线、立管和海底脐带上或周围使用传感器，诸如电感线圈。系统300可包括海底结构的管状构件，诸如立管302。在介绍的示例中，立管302可包括设置在立管302的外周缘上的覆层304。此外，系统300可包括设。
29、置在立管302的外周缘上的传感器，诸如电感线圈306。另外，传感器302也可设置在覆层304的外周缘上。在一个示例中，覆层304可包括聚合物覆层，诸如聚亚安酯覆层。但是，也可采用水泥覆层。此外，可通过采用交流对电感线圈306供给能量，而且这又可在立管302中引起磁场。在图5的示例中，电感线圈306可磁联接到立管302上。0047可注意到，海底结构的一个或多个管状构件诸如立管302中的任何异常都可导致立管302中的压力有显著变化。在一个示例中，海面处的过度运动可引起高拉伸载荷和/或应力，从而导致立管材料屈服和爆裂。立管302这样爆裂可导致立管302中有压降。在备选示例中，在立管302中由于腐蚀可。
30、能引起泄漏。此泄漏又可导致立管302中有压降，从而使立管302中的压力减小。立管302中的这些压力变化可以立管302上的应力的形式表明。立管302所经历的应力可导致立管302的磁致伸缩属性变化，从而使在立管302中引起磁场的变化。电感线圈306可检测这个引起的磁场变化和因此立管302经历的应力。在一个示例中，电感线圈306检测到的应力也可称为参数。0048此外，电感线圈306可操作性地联接到通信单元上，诸如图1的通信单元108。任何测量结果都可从电感线圈306传送到通信单元。此外，通信单元可联接到控制器上，诸如说明书CN103899294A7/10页9图1的控制器110。控制器可构造成分析参数。
31、。基于对参数的分析，可确定立管302中的故障类型，以及/或者可采取校正行动来阻止立管302中的任何故障。此外，在另一个示例中，参数分析可协助计算立管302的剩余寿命。另外，图5的系统300可包括构造成消除或最大程度地减小背景磁场引起的任何误差的基准场传感器308。在一个示例中，基准场传感器308可定位在覆层304上。可注意到，背景磁场可包括自然磁场、构件永磁化所引起的场、磁体运动引起的场、铁磁物体引起的场、电流的引起的场，或者它们的组合。在一个实施例中，系统300还可包括辅助温度传感器。0049参照图6，描绘了根据本公开的各方面的、用于监测海底结构的一个或多个管状构件的示例性系统100的一部分。
32、的又一个示例性实施例的示意图400。图6的系统可包括立管402，立管402具有在立管402的外周缘上的覆层404。如前面提到的那样，覆层404可为水泥覆层或聚合物覆层。根据本公开的各方面，立管402可包括具有感测能力的一个或多个节段。在一个示例中，具有感测能力的节段可包括一个或多个磁编码区域。在图6的示例中，立管402可包括一个或多个磁编码区域。磁编码区域可包括具有第一极406的磁化线和具有第二极408的磁化线。可使用确定值的电流、确定值的磁场或它们两者来形成这些具有第一极406和第二极408的磁化线。在一个实施例中，可在安装和使用海底结构的管状构件之前，在立管402上产生磁化线406、408。
33、。但是，在另一个示例中，为了在安装之后使立管402磁化，可移除覆层404，然后可使立管402磁化。0050而且，在一个非限制性示例中，立管402可构造成通过对立管402施加声音信号、超声信号等，来像传感器那样工作。此外，如果立管402遭受其中的任何异常引起的应力，则立管402可经历压力改变。而且，立管402中引起的应力可使立管402的磁致伸缩属性改变。立管402的这个磁致伸缩属性变化又可使与立管402的磁化线406、408相关联的磁场改变。可使用磁场传感器410来测量磁场变化。此外，磁场传感器410可置于立管402上。在备选示例中，磁场传感器410可置于覆层404上。可注意到，在一个示例中，具。
34、有磁化线406、408的立管402还可构造成被用作传感器。0051而且，在一个实施例中，磁场传感器410可联接到立管402上。在一个示例中，立管402可由高强度金属合金制成。此外，磁场传感器410可联接到立管402的金属表面上。在另一个示例中，磁场传感器410可设置成紧邻立管402的金属表面。磁场传感器410可构造成测量参数，以及将测得的参数传送到通信单元。此外，参数可从通信单元发送到控制器诸如图1的控制器110进行处理。特别地，控制器可构造成分析参数，以检测立管402中是否存在任何异常。在一个非限制性示例中，参数分析可有利于识别可引起故障的状况。立管402中的故障可包括立管腐蚀、立管泄漏、立。
35、管破裂、立管上的载荷增大等。但是，在某些其它实施例中，由磁场传感器410测得的参数可通过感应拾波器、无线电频率链路等无线地发送到控制器。此外，系统400还可包括能量采集单元和通信单元。而且，给磁场传感器410的功率可以无线的方式传送或接收自能量采集单元。在图6的示例中，参考标号412表示通往磁场传感器410的无线功率和通信链路。另外，使用磁场传感器410可协助识别海底结构的一个或多个管状构件中的任何异常。0052此外，磁化线406、408可沿着立管402的整个长度延伸。在一个示例中，磁化线406、408可沿着立管402的不同的纵向节段形成。在一个示例中，磁化线406、408沿着立管402的长度。
36、可为间断的。在备选实施例中，磁化线406、408可沿着立管402处于螺旋构说明书CN103899294A8/10页10造。虽然，本文公开了处于纵向和螺旋构造的磁化，但还构想到立管402以其它定向磁化。而且，还设想到海底结构的其它管状构件的磁化。0053另外，第一极406的磁化线可包括具有向上定向的磁化域414。而且，第二极408的磁化线可包括具有不同的定向的磁化域416。在一个示例中，磁化域416可具有向下定向。取决于立管402的金属的磁阻和立管402的金属所经历的应力，磁化域414、416的定向可改变。除了磁化域414、416的定向变化之外，材料磁化率也可改变。在一个实施例中，可使用磁场传感。
37、器410来感测材料磁化率变化。此外，感测材料磁化率变化可协助识别异常，诸如立管402中的疲劳。以类似的方式，也可识别其它构件诸如流管线和海底脐带中的异常。0054现在转到图7，介绍了根据本公开的各方面的、海底结构的管状构件诸如但不限于立管的基于光纤的示例性感测的示意图500。图7的系统500可包括立管502，其在立管502的外周缘上具有覆层504。此外，立管502可包括处于螺旋构造的磁化线。处于螺旋构造的磁化线可包括第一极506的磁化线和第二极508的磁化线。0055另外，光纤510可按螺旋构造在第一极506的磁化线和第二极508的磁化线之间缠绕。而且，光纤510可操作性地联接到光源和检测器单。
38、元512上。光源和检测器单元512可构造成导引光通过光纤510。另外，光源和检测器单元512可构造成检测光纤510发出的光。0056光纤510可基于光磁效应。因此，光纤510可对磁场变化敏感。此外，当光纤510缠绕在第一极506的磁化线和第二极508的磁化线之间时，光纤510的敏感度可增加。当立管502遭受应力时，第一极506的磁化线和第二极508的磁化线中的磁化域的定向可改变。如前面提到的那样，立管502可由于立管502中的压力改变而经历应力变化。而且，立管502的压力可由于立管502中有异常而改变。如前面提到的那样，光纤510对磁场变化敏感，因此，光纤510可对磁化域的定向变化敏感，这又可。
39、影响光纤中的信号。而且，光纤510的光学属性可改变。因此，由光纤510导引的光也改变，这又协助识别立管502所经历的应力。0057在一个实施例中，光纤510可按螺旋构造沿着第一极506的磁化线和第二极508的磁化线缠绕。在另一个实施例中，光纤510可按螺旋构造缠绕在第一极506的磁化线和第二极508的磁化线的外周缘上。虽然图7的示例表示缠绕光纤510的螺旋构造，但还构想到缠绕光纤的其它构造。0058现在参照图8，描绘了根据本公开的各方面的、用于监测海底结构100的管状构件的示例性系统的一部分的另一个示例性实施例的示意图600。特别地，图8表示基于声音来感测立管的系统的横截面图。在图8的示例中，。
40、基于声音的感测系统600包括立管602，其在立管602的外周缘上具有覆层604。声音传感器608可设置在立管602和/或覆层604上。如前面提到的那样，覆层604可包括水泥覆层或聚合物覆层。0059此外，声音信号606可被导引通过立管602。因此，立管602可构造成像传感器那样工作。立管602中的任何异常都可导致立管602中的压力改变，由于立管602的压力变化，立管602可经历应力。而且，立管602中的应力可使声音信号606的渡越时间改变。因此，声音传感器608可感测到声音信号606的渡越时间变化，以确定立管602上的应力。然后可分析确定的应力，以检测立管602中的任何异常。以类似的方式，也可。
41、确定海底结构的说明书CN103899294A109/10页11一个或多个管状构件中的异常。在一个非限制性示例中，声音传感器608可构造成在确定的渡越时间窗内接收信号，从而避免任何不必要的串音和/或来自任何反射信号的干扰。虽然参照对立管的监测来描述图28的实施例，但也设想到监测流管线，海底脐带和海底结构的其它管状构件。0060现在转到图9和10，描绘了根据本公开的各方面的、用于将传感器诸如图1的传感器106联接到海底结构的管状构件上的示例性锁定机构的示意图。特别地，锁定机构可用来将传感器操作性地联接到立管附近。0061图9描绘用于将传感器锁定到立管附近的锁定机构的示意图700。图9的系统700可。
42、包括具有聚合物和/或水泥覆层704的立管702。传感器706可通过采用机械带诸如夹紧带708来固定到覆层704上。类似地，也可通过使用机械紧固件710诸如但不限于螺钉和螺栓来将传感器706联接到覆层704上。在一个示例中，传感器706可联接到立管702上，并且可嵌在覆层704的内部。而且，可通过采用粘合剂来将传感器706联接到立管702和/或覆层704上。0062现在参照图10，描绘了用于将传感器726锁定到立管722附近的锁定机构的另一个实施例的示意图720。可通过采用爬行器组件728将传感器726操作性地联接到立管722附近。此外，覆层724可设置在立管722的外周缘上。在一个示例中，可通。
43、过采用远程操作装置将传感器726联接到立管722或覆层724上。爬行器组件728可包括马达730。马达730可协助使爬行器组件728沿着立管722的长度移动。此外，可通过采用控制器732诸如图1的控制器110来控制爬行器组件728。控制器732可构造成控制爬行器组件728的运动。而且，可通过采用电缆734来提供通信链路和/或功率供应。备选地，可通过采用无线链路来提供通信链路和/或功率供应。虽然图9和10的示例描绘了用于将传感器锁定到立管附近的锁定机构的实施例，但可采用类似的锁定机构来将传感器锁定到流管线、海底脐带和海底结构的其它管状构件上。0063图11是描绘根据本公开的各方面的、用于监测海底。
44、结构的管状构件的方法的流程图900。关于图110来描述方法。在步骤902处，可将传感器106设置在立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构的其它管状构件上或周围。更特别地，可将传感器106设置在立管114、流管线116、海底脐带118和海底结构的其它管状构件的外周缘上。传感器106可构造成测量参数。参数可包括压力、压缩应力、环向应力、残余应力、纵向应力、拉伸应力、弯曲应力、扭矩引起的应力和它们的等效物。在一个实施例中，参数可包括表示在立管中压力随时间的变化的特征。另外，可通过锁定机构，诸如锁定机构机械紧固件710和爬行器组件728，将传感器106锁定到立管114，流管线116和海底结。
45、构的其它管状构件中的一个或多个上。0064此外，在步骤904处，可通过使用控制器诸如图1的控制器110来分析测得参数。分析测得参数可包括比较测得参数与阈值。在一个实施例中，阈值可包括表示在立管114和/或其它构件诸如流管线116和海底脐带118正常运行的状况下，或者立管114和/或海底结构的其它构件中没有任何异常时的压力随时间的变化的特征。在一个非限制性示例中，阈值可包括在立管202的正常运行的状况下测得或计算出的应力。而且，在一个示例中，阈值可存储在控制器中。0065在步骤906处，可基于对测得参数的分析来识别立管114和/或其它构件中的异说明书CN103899294A1110/10页12常。
46、。在一个实施例中，可通过采用分析模型、基于物理的模型和用于分析参数的自学习机制中的一个或多个，来识别立管114和/或海底结构的其它管状构件中的异常。如前面提到的那样，用语异常可包括可导致立管114、流管线116和海底结构的其它管状构件中的一个或多个出故障的状况。0066在一个实施例中，在识别海底结构的一个或多个管状构件中有任何异常时，可产生警报或指示符。而且，一旦识别立管114、流管线116和海底结构的其它管状构件中有异常，控制器就可构造成调节立管114、流管线116和海底结构的其它管状构件中的压力和/或应力，以避免海底结构的管状构件中的压力和/或应力进一步改变。在一个示例中，控制器可包括用以。
47、控制海底结构的管状构件中的压力/应力的内置智能装置。备选地，一旦识别立管、流管线和海底结构的其它管状构件中有异常，则操作者可手动地调节立管114、流管线116等中的压力和/或应力。0067此外，前述示例、展示和过程步骤诸如可由系统执行的那些可由基于处理器的系统诸如通用或专用计算机上的适当代码实现。还应当注意，本技术的不同实现可按不同的顺序或基本同时即，并行地执行本文描述的一些或全部步骤。此外，可用各种各样的编程语言实现功能，包括但不限于C或JAVE。这种代码可存储或适于存储在一个或多个有形的机器可读介质上，诸如数据贮存芯片、本地或远程硬盘、光盘即，CD或DVD、存储器或可由基于处理器的系统访问。
48、以执行存储代码的其它介质。注意，有形介质可包括指令印刷在其上的纸张或另一种适当的介质。例如，可通过对纸张或其它介质进行光学扫描来以电子的方式捕捉指令，然后对指令进行编译、解释或以适当的进行处理如有必要，然后将指令存储在数据贮存器或存储器中。0068本文描述的用于监测海底结构的系统和方法的各种实施例帮助提高监测立管、流管线和海底结构的其它管状构件的效率。此外，由于示例性系统和方法利用磁致伸缩技术，所以感测是稳定可靠的，不受老化、灰尘、水分、周围流体的组成变化等的影响。另外，由于磁致伸缩属性随立管、流管线和海底结构的其它管状构件的机械属性而改变，所以可提高管状构件的使用寿命和稳定性。0069虽然已。
49、经参照示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可在不偏离本发明的范围的情况下作出各种改变，并且等效物可代替本发明的元件。另外，可作出许多修改，以使特定的情形或内容适合于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。说明书CN103899294A121/11页13图1说明书附图CN103899294A132/11页14图2说明书附图CN103899294A143/11页15图3说明书附图CN103899294A154/11页16图4说明书附图CN103899294A165/11页17图5说明书附图CN103899294A176/11页18图6说明书附图CN103899294A187/11页19图7说明书附图CN103899294A198/11页20图8说明书附图CN103899294A209/11页21图9说明书附图CN103899294A2110/11页22图10说明书附图CN103899294A2211/11页23图11说明书附图CN103899294A23。