劉孝強 張海峰 劉海東 陳星 姜立民

(中國石油集團海洋工程有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

水下生產(chǎn)系統(tǒng)具有復(fù)雜性和多樣性。信號傳輸技術(shù)使得水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用更為全面，并且真正能夠利用數(shù)據(jù)的有效傳遞來實現(xiàn)對水下作業(yè)情況的判斷，這不僅能夠?qū)崿F(xiàn)促進經(jīng)濟的發(fā)展，還能夠降低水下作業(yè)的不安全因素生。對此，為了確保水下作業(yè)的安全性，則必須要有效將信號傳輸技術(shù)進行全面應(yīng)用，從而才能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)揮其自身的作用。

1 水下信號傳輸工作的基本原理

(1)作為電力網(wǎng)運載的一種語言通信方式，電力線通訊工作的開展，能夠有效利用電力線資源來實現(xiàn)推動傳輸工作的開展更具全面性。而且，在實際應(yīng)用過程中，電力線通訊在應(yīng)用原理上其實與傳統(tǒng)的郵電線有著一致性，所以在實際運用的過程中，它既能夠?qū)崿F(xiàn)對基本數(shù)據(jù)的傳送，又能夠?qū)崿F(xiàn)提高自身的運轉(zhuǎn)效率。因為，它在工作時，可以通過輸入信號轉(zhuǎn)接到電力線調(diào)節(jié)器當中，這樣通過調(diào)節(jié)器進行分辨轉(zhuǎn)換，再傳輸至電力接口，就能夠再循環(huán)工作下，滿足輸入、輸出的工作。同時，隨著信號的傳遞，高頻振蕩參數(shù)的不同也會導(dǎo)致其調(diào)節(jié)方式出現(xiàn)變動，因此按照不同信號的調(diào)制工作來看，調(diào)制方法又可以進行細化，這樣就能夠通過多種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用來確保信息傳遞的真實性和真確性。但是，電力線通訊也具有一定的缺點，就是其整體在應(yīng)用數(shù)據(jù)傳遞時，由于通信信道存在著不穩(wěn)定性，這也導(dǎo)致自身在數(shù)據(jù)傳輸時，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題[1]。并且，低電壓線的干擾性較大，這也使得各種電氣設(shè)備在應(yīng)用的過程中，會導(dǎo)致瞬時脈沖干擾問題的出現(xiàn)，這些干擾脈沖的最大值可以達到上千伏特，這也會導(dǎo)致各種電氣元件在應(yīng)用的過程中，受其波動的干擾出現(xiàn)駐波干擾問題，從而就會使載波信號出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，這也會導(dǎo)致信息傳遞時，出現(xiàn)信息丟失的現(xiàn)象。此外，線路不同位置的低電壓線具有不同的特征，在具體應(yīng)用的過程中，也會導(dǎo)致線路存在的負荷情況過高而使信號的傳輸效果變?nèi)?，特別是在同一電力線路當中，由于其傳出特性會隨著電壓負荷的變化而變化，這也使得在進行低電壓線路的通訊傳輸過程中，無法實現(xiàn)有效抑制干擾波頻的出現(xiàn)，進而也會導(dǎo)致通信現(xiàn)在運轉(zhuǎn)過程中，無法滿足自身的運轉(zhuǎn)需求。

(2)電磁感應(yīng)系統(tǒng)在進行運用的過程中，能夠確保水下傳輸工作的開展更具穩(wěn)定性。因為，在電磁感應(yīng)系統(tǒng)工作時，其系統(tǒng)會通過一次性補償機制的使用來確保高頻電流在運送時，降低頻變效果，同時也能夠在整流運輸時，考慮波動頻率的變化的實際情況進行調(diào)節(jié)，所以在實際進行信息傳遞時，它能夠有效降低由于運轉(zhuǎn)而帶來的波頻變化關(guān)系。而且，松耦合變壓器的應(yīng)用，也能確保在整體電流調(diào)節(jié)功率時作出有效的貢獻，這樣就能保證在二次補償工作開展時，通過對高頻電流的整理，來確保整體電力運輸情況的有效提高。電磁感應(yīng)系統(tǒng)的工作原理，其實就是通過公頻交流電與高逆變工作的結(jié)合，是低頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電能的一種方式，因此在進行數(shù)據(jù)傳輸時，將其電流傳輸至松耦合變壓器之后，就能通過繞組工作來確保高頻電磁場可以與二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)遇合，這樣就能通過對其整體功率的調(diào)控，來確保向后負載供電工作的開展更具全面性。

(3)水下電子模塊對于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用而言有著十分重要的作用。因為，水下通訊工作需要完成下水運行，所以對于水下管匯系統(tǒng)整體的工作而言，該技術(shù)有著十分重要的應(yīng)用性能。并且，在某些情況下，水下數(shù)據(jù)在傳遞時，其數(shù)據(jù)傳遞會受限，因此在進行主控系統(tǒng)的配置時，有效利用水下電子模塊的設(shè)置，就能確保數(shù)據(jù)可以在傳遞時由主系統(tǒng)進行臨時調(diào)用，這樣就能夠在水下電子模塊內(nèi)進行臨時儲存，并確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量可以得到有效控制。此外，該系統(tǒng)在應(yīng)用時，由于水下電壓頻率波動較快，這也導(dǎo)致在實際數(shù)據(jù)傳遞時會產(chǎn)生一定的變化問題，而配合使用水下電子模塊，能夠確保其系統(tǒng)的自控性可以滿足錯誤率的降低。

2 信號傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的組成與應(yīng)用

2.1 信號傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的組成

水下生產(chǎn)系統(tǒng)距今已經(jīng)有40年的歷史，并且跟隨著油田的開采就已經(jīng)進行共同使用，所以在當前階段中，針對深水油田而言，水下生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)嶋H滿足其自身的建設(shè)需求，并且也能確保在具體應(yīng)用的過程中，提高其自身信號傳遞的穩(wěn)定性。而且，該方式能夠有效確保在降低投入成本的同時，使自身的安全性和穩(wěn)定性獲得提升。

水下生產(chǎn)系統(tǒng)包括兩個部分。針對于地面部分而言，需要有基本的水面設(shè)施以及陸上處理站，而對于水下設(shè)施，則需要有水下井口、采油樹、海底生產(chǎn)線、管匯以及控制系統(tǒng)，這樣通過上下設(shè)施的配合使用，就能確保水下生產(chǎn)系統(tǒng)的運作，可以實現(xiàn)提高自身的穩(wěn)定性。一般情況下，水下生產(chǎn)系統(tǒng)可以依托周邊整體設(shè)施的應(yīng)用而提高自身的使用效率，但是由于其自身設(shè)置平臺的應(yīng)用會在淺水區(qū)，因此在進行深水區(qū)的數(shù)據(jù)連接時，需要利用深水平臺來進行數(shù)據(jù)的交換和傳遞，這樣才能夠使設(shè)備信號發(fā)射的波頻更具穩(wěn)定性。同時，有效利用新型設(shè)備的使用，確保數(shù)據(jù)運行的獨立性獲得提升。

針對深水作業(yè)而言，為了確保在進行信息傳遞時，能夠?qū)崿F(xiàn)對水下設(shè)備的有效控制，水下生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)利用全新技術(shù)來提高對電液控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，并且在當前階段中，電液控制系統(tǒng)能夠確保在實際運行時，提高自身信息傳遞的準確性和快速性，還能夠通過液化來實現(xiàn)對不同模塊的組合應(yīng)用，這也使得在進行信息傳輸時，可以有效確保信息傳遞，能夠適應(yīng)深水生產(chǎn)系統(tǒng)自身的運轉(zhuǎn)特點[2]。

在當前階段中，水下生產(chǎn)系統(tǒng)在實際建設(shè)時，其實已經(jīng)實現(xiàn)通過設(shè)備的共同應(yīng)用來確保電力波傳輸與控制信號傳遞工作的融合開展。因此，在進行實際信息傳遞時，其實就能通過電力設(shè)施進行信號傳播來確保自身的通信數(shù)據(jù)更具穩(wěn)定性。但是，在原有的技術(shù)支持上，新型設(shè)備的應(yīng)用可以確保電力線路能夠被岸上設(shè)備連接和控制，所以在進行水下管理時，也能通過數(shù)控模塊的使用，就能確保電力供應(yīng)與水下設(shè)備的共同應(yīng)用可以實現(xiàn)一致性。除此以外，在進行水下檢驗的過程中，也能夠有效利用水下設(shè)備來確保對整體環(huán)境壓力、溫度以及液位等數(shù)據(jù)進行全面收集，這樣通過信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸，就能確保利用岸上主控系統(tǒng)的應(yīng)用來實現(xiàn)對水下生產(chǎn)的全部控制。

2.2 信號傳輸技術(shù)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.2.1 PLC技術(shù)的應(yīng)用

在水下生產(chǎn)系統(tǒng)的運行過程中，電力通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對水上設(shè)施和地下設(shè)施的共同應(yīng)用，并且能確保在電力輸送時，利用通信來提高整體數(shù)據(jù)連接的效率。在信息傳輸系統(tǒng)當中，水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠利用水上管控管匯來實現(xiàn)對水下設(shè)備的有效控制，這也使得數(shù)據(jù)傳輸可以利用電子模塊來進行數(shù)據(jù)收集，這樣就能通過控制系統(tǒng)功能的發(fā)揮，確保數(shù)據(jù)在傳遞時可以真正滿足自身的應(yīng)用穩(wěn)定性，并且也能確保在實際運輸中，防止由于電磁波動而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

一般情況下，操作人員可以利用主控系統(tǒng)來實現(xiàn)對水上設(shè)備和水下設(shè)備的共同控制，還能夠利用控制面板來觀察數(shù)據(jù)整體的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并實現(xiàn)對水下閥門的有效控制，這也使得在整體技術(shù)的應(yīng)用上，實現(xiàn)了由岸上人員對水下操作的有效管理，并確保在信息傳遞時，能夠通過各組件之間的共同協(xié)作來實現(xiàn)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。由于水下控制模塊可以通過信號傳遞來實現(xiàn)將信號利用電力線進行上調(diào)，這樣也能實現(xiàn)在電力運輸時，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性獲得提升[3]。而且，在深海作業(yè)時，由于下控模塊可以利用傳感器進行數(shù)據(jù)回傳，這也使得數(shù)據(jù)的傳入與傳輸工作開展更加順滑，并確保能夠在電子模塊的應(yīng)用下，實現(xiàn)對主控單元波頻載號的解碼，進而就能夠?qū)崿F(xiàn)利用信息數(shù)據(jù)傳遞來提高自身運轉(zhuǎn)的實際效率。

2.2.2 SEM技術(shù)的應(yīng)用

水下電子模塊兒只是整體系統(tǒng)應(yīng)用當中的一部分，但是就其自身作用而言，它有著十分突出性的特點。因為，水下控制模塊包括了對于微處理器的應(yīng)用，這使得在主控單元進行解碼時，可以有效利用電子模塊來實現(xiàn)對水下閘門的操作，并且在進行水下采油樹及井口壓力緩解時，也能夠利用電子模塊進行數(shù)據(jù)的實時上傳，這樣當信號發(fā)生中斷問題時，則可以利用電子模塊來實現(xiàn)預(yù)警功能，這樣也能確保在實際應(yīng)用的過程中，有效防止安全事故的發(fā)生。此外，電子模塊可以控制系統(tǒng)的二進制平移模式進行共同應(yīng)用，這樣也能確保數(shù)字調(diào)頻信號在進行傳輸?shù)倪^程中，可以通過不同渠道來進行傳遞，從而也能確保數(shù)據(jù)傳遞的及時性。

2.2.3 電磁技術(shù)的應(yīng)用

電磁感應(yīng)技術(shù)能夠確保在水下傳輸工作中，提高無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用的精準性，而且在利用高頻松耦合變壓器的共同使用后，也能實現(xiàn)對能量的有效傳輸和轉(zhuǎn)變，這也使得在電子信號傳遞時，可以利用高頻交流電的運作來實現(xiàn)對其自身信號的有效傳遞。同時，相較于普通的信號傳輸工作而言，電磁感應(yīng)模式能夠有效提高電力變壓器的應(yīng)用效果，并確保在進行高頻電能轉(zhuǎn)化時，可以利用松耦合變壓器來實現(xiàn)對于整體電壓力的有效調(diào)整，這樣就能夠在提高運輸效率的同時，真正做到降低由于傳輸不足和波頻變化而導(dǎo)致的信號中斷問題。

3 結(jié)語

在深海油田的工作開展中，為了確保地上設(shè)備與地下設(shè)備的共同應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)提高整體工作開展的運行效率，則必須要針對水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用進行全面分析，從而才能夠利用信號傳輸技術(shù)的使用來確保整體工作的開展更具全面性和嚴謹性，進而才能夠在真正做到提高經(jīng)濟效益發(fā)展的同時，確保水下作業(yè)的安全性，并且也能夠真正實現(xiàn)降低由于信息傳遞不足而導(dǎo)致的風(fēng)險問題發(fā)生。