信號傳輸技術在水下生產系統的應用

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

水下生產系統具有復雜性和多樣性。信號傳輸技術使得水下生產系統的應用更為全面，并且真正能夠利用數據的有效傳遞來實現對水下作業情況的判斷，這不僅能夠實現促進經濟的發展，還能夠降低水下作業的不安全因素生。對此，為了確保水下作業的安全性，則必須要有效將信號傳輸技術進行全面應用，從而才能夠實現發揮其自身的作用。

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推動傳輸工作的開展更具全面性。而且，在實際應用過程中，電力線通訊在應用原理上其實與傳統的郵電線有著一致性，所以在實際運用的過程中，它既能夠實現對基本數據的傳送，又能夠實現提高自身的運轉效率。因為，它在工作時，可以通過輸入信號轉接到電力線調節器當中，這樣通過調節器進行分辨轉換，再傳輸至電力接口，就能夠再循環工作下，滿足輸入、輸出的工作。同時，隨著信號的傳遞，高頻振蕩參數的不同也會導致其調節方式出現變動，因此按照不同信號的調制工作來看，調制方法又可以進行細化，這樣就能夠通過多種數字調制技術的應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，就是其整體在應用數據傳遞時，由于通信信道存在著不穩定性，這也導致自身在數據傳輸時，會出現數據丟失的問題[1]。并且，低電壓線的干擾性較大，這也使得各種電氣設備在應用的過程中，會導致瞬時脈沖干擾問題的出現，這些干擾脈沖的最大值可以達到上千伏特，這也會導致各種電氣元件在應用的過程中，受其波動的干擾出現駐波干擾問題，從而就會使載波信號出現衰減現象，這也會導致信息傳遞時，出現信息丟失的現象。此外，線路不同位置的低電壓線具有不同的特征，在具體應用的過程中，也會導致線路存在的負荷情況過高而使信號的傳輸效果變弱，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，無法實現有效抑制干擾波頻的出現，進而也會導致通信現在運轉過程中，無法滿足自身的運轉需求。

(2)電磁感應系統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定性。因為，在電磁感應系統工作時，其系統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節，所以在實際進行信息傳遞時，它能夠有效降低由于運轉而帶來的波頻變化關系。而且，松耦合變壓器的應用，也能確保在整體電流調節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。電磁感應系統的工作原理，其實就是通過公頻交流電與高逆變工作的結合，是低頻交流電轉變為高頻交流電能的一種方式，因此在進行數據傳輸時，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生感應遇合，這樣就能通過對其整體功率的調控，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系統的應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整體的工作而言，該技術有著十分重要的應用性能。并且，在某些情況下，水下數據在傳遞時，其數據傳遞會受限，因此在進行主控系統的配置時，有效利用水下電子模塊的設置，就能確保數據可以在傳遞時由主系統進行臨時調用，這樣就能夠在水下電子模塊內進行臨時儲存，并確保數據的質量可以得到有效控制。此外，該系統在應用時，由于水下電壓頻率波動較快，這也導致在實際數據傳遞時會產生一定的變化問題，而配合使用水下電子模塊，能夠確保其系統的自控性可以滿足錯誤率的降低。

2 信號傳輸技術在水下生產系統的組成與應用

2.1 信號傳輸技術在水下生產系統的組成

水下生產系統距今已經有40年的歷史，并且跟隨著油田的開采就已經進行共同使用，所以在當前階段中，針對深水油田而言，水下生產系統能夠實際滿足其自身的建設需求，并且也能確保在具體應用的過程中，提高其自身信號傳遞的穩定性。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定性獲得提升。

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

針對深水作業而言，為了確保在進行信息傳遞時，能夠實現對水下設備的有效控制，水下生產系統已經實現利用全新技術來提高對電液控制系統的有效應用，并且在當前階段中，電液控制系統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對不同模塊的組合應用，這也使得在進行信息傳輸時，可以有效確保信息傳遞，能夠適應深水生產系統自身的運轉特點[2]。

在當前階段中，水下生產系統在實際建設時，其實已經實現通過設備的共同應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施進行信號傳播來確保自身的通信數據更具穩定性。但是，在原有的技術支持上，新型設備的應用可以確保電力線路能夠被岸上設備連接和控制，所以在進行水下管理時，也能通過數控模塊的使用，就能確保電力供應與水下設備的共同應用可以實現一致性。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備來確保對整體環境壓力、溫度以及液位等數據進行全面收集，這樣通過信息傳遞和數據傳輸，就能確保利用岸上主控系統的應用來實現對水下生產的全部控制。

2.2 信號傳輸技術在水下生產系統的應用

2.2.1 PLC技術的應用

在水下生產系統的運行過程中，電力通信技術能夠實現對水上設施和地下設施的共同應用，并且能確保在電力輸送時，利用通信來提高整體數據連接的效率。在信息傳輸系統當中，水下生產控制系統能夠利用水上管控管匯來實現對水下設備的有效控制，這也使得數據傳輸可以利用電子模塊來進行數據收集，這樣就能通過控制系統功能的發揮，確保數據在傳遞時可以真正滿足自身的應用穩定性，并且也能確保在實際運輸中，防止由于電磁波動而導致的數據丟失現象。

一般情況下，操作人員可以利用主控系統來實現對水上設備和水下設備的共同控制，還能夠利用控制面板來觀察數據整體的運轉狀態，并實現對水下閥門的有效控制，這也使得在整體技術的應用上，實現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作來實現確保數據傳輸的穩定性。由于水下控制模塊可以通過信號傳遞來實現將信號利用電力線進行上調，這樣也能實現在電力運輸時，確保信號傳輸的穩定性獲得提升[3]。而且，在深海作業時，由于下控模塊可以利用傳感器進行數據回傳，這也使得數據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用下，實現對主控單元波頻載號的解碼，進而就能夠實現利用信息數據傳遞來提高自身運轉的實際效率。

2.2.2 SEM技術的應用

水下電子模塊兒只是整體系統應用當中的一部分，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據的實時上傳，這樣當信號發生中斷問題時，則可以利用電子模塊來實現預警功能，這樣也能確保在實際應用的過程中，有效防止安全事故的發生。此外，電子模塊可以控制系統的二進制平移模式進行共同應用，這樣也能確保數字調頻信號在進行傳輸的過程中，可以通過不同渠道來進行傳遞，從而也能確保數據傳遞的及時性。

2.2.3 電磁技術的應用

電磁感應技術能夠確保在水下傳輸工作中，提高無線電能傳輸技術應用的精準性，而且在利用高頻松耦合變壓器的共同使用后，也能實現對能量的有效傳輸和轉變，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，電磁感應模式能夠有效提高電力變壓器的應用效果，并確保在進行高頻電能轉化時，可以利用松耦合變壓器來實現對于整體電壓力的有效調整，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致的信號中斷問題。

3 結語

在深海油田的工作開展中，為了確保地上設備與地下設備的共同應用，能夠實現提高整體工作開展的運行效率，則必須要針對水下生產系統的應用進行全面分析，從而才能夠利用信號傳輸技術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濟效益發展的同時，確保水下作業的安全性，并且也能夠真正實現降低由于信息傳遞不足而導致的風險問題發生。