JPH0249889A

JPH0249889A - 水中油・ガス漏洩検知装置

Info

Publication number: JPH0249889A
Application number: JP63198997A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Arashima; 荒嶋　徳正; Takahiro Higashiyama; 東山　隆裕; Masatoshi Kumamoto; 熊本　雅俊; Shinsuke Nakao; 中尾　伸介; Yutaka Kawase; 河瀬　裕
Original assignee: SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-20
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2657673B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は海洋油田坑口や海洋ガス田坑口等からの油やガ
スの漏洩を検知するために用いる水中油・ガス漏洩検知
装置に関するものである。

［従来の技術］石油掘削のため海底に設置された坑口装置は、坑井から
噴出する油やガス等の流体を制御する機能を有している
が、この制御機能を確保するためには、産出流体の坑口
圧力、温度、各バルブの開閉状態等の情報を管理する必
要があり、更にこれら情報管理を正確に行うためには、
坑口からの油やガスの漏洩を検知して、適切な処置を施
すことが必要となる。

従来、油を検知する方法としては数多くあるが、そのほ
とんどは大気中（含水面）にて使用するために開発され
た方法である。殊に、海底石油生産システムに適用され
た例は少なく、なかでも坑口装置に適用された例として
は、検知素子に差動トランスを用いて水と油の導電率の
違いを電気的に検知するようにしたものが必るにすぎな
い。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記電気式検知方法の場合には、検知電極等
が海水中で腐食や電食を起すため、耐久性の面で問題が
あり、長期使用した場合の性能劣化対策が困難であった
。又、従来、水中において油もガスも同時に検知できる
もの、すなわち、水（特に海水）と油とガスの識別を行
うことができるものはなかった。

そこで、本発明は、上記電気式検知方法による検知７電
極等の腐食、電食等の問題を解決し、更に、海水、油、
ガスの三者の識別を行えるような水中油・ガス漏洩検知
装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、耐圧容器製とし
た検知装置本体の前壁部に、該検知装置本体外に検知面
が露出するように光学プリズムを取付け、該プリズムに
、上記検知面へ光を入射させる発光器と、上記検知面か
らの反射光の強度を測定して検知面に接触した物質を識
別する装置をそれぞれ光ファイバーを介して接続してな
る構成とする。更に、収集フードに検知すべき物質を導
く捕集フードを坑口装置側に固定し、１つの検知装置で
広範囲の検知ができるようにする。又、プリズムの検知
面をクリーニングするクリーニング装置を設けて、常に
正確な検知ができるようにし、更にプリズムの検知面周
辺部に銅板を貼付けて、プリズムの検知面に付着する微
生物や藻類等を殺菌させるようにする。

［作　　用］収集フード内に検知すべき物質が収集された状態で、発
光器からの光をプリズムの検知面に向けて入射させると
、その反射光が受光器にて受けられ、光強度の違いによ
り海水、油、ガスが識別される。

収集フードへの検知すべき物質の収集のために捕集フー
ドを用いることにより、漏洩場所を広範囲に監視でき、
漏洩量が少なくても精度よく検知される。

又、クリーニング装置によってプリズムの検知面をクリ
ーニングすることにより、検知面に付着した微生物や藻
類、ごみ等が除去される。

更に、プリズムの検知面周囲に銅板を貼付けることによ
り、銅板の殺菌効果で微生物や藻類の付着が防止あるい
は低減されるため、クリーニングの周期を伸ばすことが
できる。

し実　施　例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、海
底に設置された坑口装置における坑口部のツリーマニホ
ールド１部への採用例を示すものである。すなわら、水
深数百メートルでも耐えられる耐圧容器とした検知装置
本体２の前壁板３の中心部に、該検知装置本体２の内部
より外部へ向けて広がる如きテーパ状の検知孔４を穿設
し、且つ上記前壁板３の内面に、上記検知孔４より検知
面が露出するように光学プリズム５を密着させて取付け
、該プリズム５の検知孔４より露出する検知面で油やガ
ス等が検知できるようにする。又、洋上の支援船（又は
プラットホーム）上に設置したレーザーダイオード発光
器６からの入射用光ファイバー７を、上記検知装置本体
２の後壁板８を貫通させて検知装置本体２内に導き、そ
の先端を上記プリズム５の一側にセルフォックレンズ９
を介し接続して、上記発光器６からのレーザー光が入射
用光ファイバー７を通ってプリズム５の検知面中心へ向
け６０’前後の入射角で入射させられるようにし、一方
、上記プリズム５の他側には反射した光を導く反射用光
ファイバー１０をセルフォックレンズ９を介し接続して
、該反射用光ファイバー１０を、上記後壁板８を貫通さ
せて支援船上に設置した光パワーメーター１１に接続し
、上記プリズム５の検知面からの反射光が反射用光ファ
イバー１０を通って上記光パワーメーター１１で受けら
れるようにし、且つ上記光パワーメーター１１では、受
けた反射光の強度を測定するようにしてあり、その測定
値を、光パワーメーター１１に接続した演緯器で演算し
て検知物質が油であるか、ガスであるか、等を識別でき
るようにする。第１図において、１３は演算器１２のデ
ータをプリントするプリンタ、１４は警報器、又、第２
図において、１５は洋上からの遠隔操作により検知装置
本体２を運搬するＲＯＶ　（遠隔操作式無人潜水作業層
）である。

なお、上記検知装置本体２の後壁板８には、光ファイバ
ー７．１０の貫通部に耐圧コネクタ１６が装備され、且
つ該耐圧コネクタ１６と支援船との間に位置する光ファ
イバー７．１０は、集束してテザーケーブル１７としで
ある。

又、上記検知装置本体２には、前壁板３の端部にブラケ
ット１８を前方へ突出するよう固設し、該ブラケット１
８に、所要長さの長孔１９を長手方向と平行に有するリ
ンク２０の一端を回動自在にピン２０ａにて枢着し、該
リンク２０のブラケット１８への枢着部にはアーム２１
を張出させ、且つ該アーム２１に、油やガス等を収集し
てプリズムの検知面に位置させるための収集フード２２
を支持させ、更に上記リンク２０の長孔１９に、検知装
置本体２の側壁部に設置したシリンダ２３のロッド先端
を遊嵌状態に連結し、該シリンダ２３を伸縮作動させる
ことにより上記リンク２０及びアーム２１を介して収集
フード２２がピン２０ａを中心に検知装置本体２の前方
で前後方向に回動できるようにし、且つ上記収集フード
２２の前壁板３への装着をマグネットによる吸着作用で
行わせるようにする。更に、坑口装置のツリーマニホー
ルド１の上方部には、該ツリーマニホールド１から漏洩
した油やガス等を広範囲から捕集するため１０〜３０’
の傾斜とした傘状の大型捕集フード２４を設置し、該捕
集フード２４の頂部には、該捕集フード２４内に捕集さ
れた油やガス等を上記検知装置本体２側の収集フード２
２内に導くためのガイドダクト２５を連設する。なお、
第２図において、２６は坑口装置のアウターカバーであ
る。

坑口装置のツリーマニホールド１からの油やガス等の漏
洩を検知する場合には、検知装置本体２を、ＲＯＶ１５
により海底まで運搬して坑口装置のアウターカバー２６
内に挿入し、収集フード２２の開放部が捕集フード２４
頂部に連設されたガイドダクト２５の上端を覆うような
位置に検知装置本体２を位置させる。この場合、収集フ
ード２２は予めシリンダ２３の操作により検知装置本体
２の前方へ離れているように回動させて前壁板３から一
旦離反させておき、前壁板３前而にガイドダクト２５の
上端が近接するように検知装置本体２がセットされたと
ころで収集フード２２をシリンダ２３により前壁板３側
へ引き寄せ、マグネットにて収集フード２２を前壁板３
に装着させるようにする。これにより収集フード２２と
ガイドダクト２５との取合い調整を容易に行わせること
ができる。かかる状態において、ツリーマニホールド１
から油やガス等の漏洩があると、漏洩した油やガス等の
物質は捕集フード２４によって捕集され、ガイドダクト
２５内を通って収集フード２２内に収集されることにな
る。収集フード２２内に収集された漏洩物質は検知孔４
を通つてプリズム５の検知面に接触するので、発光器６
からのレーザー光を入射用光ファイバー１に導入すると
、レーザー光はプリズム５の検知面に入射される。プリ
ズム５の検知面で反射した反射光は反射用光ファイバー
１０に導かれ、この反射した光の強度を光パワーメータ
ー１１で測定する。この光パワーメーター１１の測定値
は演算装置１２に入れて分析し、上記漏洩物質が海水で
あるか、油であるか、ガスであるかを識別する。

この場合、検知面でのレーザー光の反射光ｍは、検知面
に付着した検知物質の屈折率の違いによって変化するの
で、その変化量を光パワーメーター１１によって計測す
ることにより検知した物質の識別が行われる。因に、屈
折率は、原油＝１．４６〜１．５３、海水：１．３３〜
１．３４、ガス＝１．０であるから、反射光の減衰光量
は、原油：　３０ｄＢ、海水：　　７ｄＢ、ガス：　　
ＯｄＢであり、この減衰光量の違いによって、プリズム
５の検知面に接触した物質を識別することができる。

なお、上記実施例では、検知装置本体２に収集フード２
２を着脱できるようにし、更に捕集フード２４を用いた
場合を示したが、本発明の検知装置を収集フード２２、
及び捕集フード２４なしで使用することもできる。この
場合、複数個の検知装置を坑口装置近くに設置するか、
１台の検知装置の場合は坑口装置のアウターカバー２６
の天丼部に設置すればよい。

しかし坑口装置のアウターカバー２６内の天井部に設置
する場合は、該天井部に多くの検知物質が堆積して来な
い限り検知ができないことになる。

この点、上記の実施例の如く捕集フード２４を漏洩か予
想される個所に被せ、漏洩したガス、油が検知装置の検
知面に導かれるようにすれば、坑口装置内で発生する漏
洩を漏洩量が少なくても１台の検知装置で監視できる利
点がある。すなわち、たとえば、捕集フード２４がない
場合には、第２図に示す坑口装置のアウターカバー２６
内の天井部に溜る漏洩物質がプリズム５の検知面より下
側になるようなレベル位置りまで蓄積されない限り、そ
の検知を行うことはできないが、捕集フード２４を油や
ガス等の漏洩が予想される個所に被せ、漏洩物質をガイ
ドダクト２５を用いて検知面に導くようにすれば、検知
装置本体２を、漏洩予想個所毎に設置することなく、又
、１台だけで少量の漏洩量の場合でも検知作業を行うこ
とができる。又、検知装置本体２に収集フード２２を設
けた構成とすれば、漏洩量が少量でも確実に検知するこ
とが可能となる。又、本発明では、プリズム５の検知面
を形成するための検知孔４を単なる貫通孔とせず、検知
装置本体２の内部から外部へ向けて広がる如きテーパ状
としであるため、検知面での海水と油、ガスとの置換を
容易に行わせることができる。すなわら、たとえば、検
知面の検知孔を同一径の貫通孔とした場合は、検知装置
を水中より空気中に移動しても、検知孔４の中にある水
が表面張力により検知孔４外へ流出せずに滞留してしま
うことがあるが、検知孔４を内側から外側へ末広がり状
になる円錐状の孔としであるので、検知孔４内での水の
滞留がなくなり、水←にガス、水←〉油、ガス→油の相
互の置換を確実に行うことができる。

第３図は上記プリズム５の検知面の他の構成例を示すも
ので、検知面での各物質相互の置換をより確実に行わせ
るようにしたものである。

すなわち、検知装置本体２の前壁板３にプリズムセット
用凹み２７を設け、該プリズムセット用凹み２７にプリ
ズム２５を嵌合して、その周辺をプレートで脱落防止を
図り、プリズム５の検知面を上記前壁板３の前面と同一
面になるようにしたものである。この場合、検知装置本
体２を空気中に移動させても、プリズム５の検知面には
水が滞留するようなことが全くない。

上述した如く、本発明では、検知孔４をテーパ状とした
り、プリズム５の検知面と前壁板３の曲面とを同一面と
することにより、物質相互の置換を容易に行わせること
ができ、これにより油、ガス、海水等を識別して検知で
きるようになるが、プリズム５の検知面には微生物や藻
類あるいはごみ等が付着する虞があるので、プリズム５
の検知面を適時クリーニングすることが望ましい。かか
るクリーニング装置を第４図乃至第６図に示す。

第４図及び第５図はクリーニング装置の第１実施例を示
すもので、耐油性のゴム、テフロン、毛等からなるブラ
シ２８をクリーニング部材として用い、該ブラシ２８を
スプリングケース２９内に保持されたスプリング３０に
支持させると共に、上記スプリングケース２９を、両ロ
ッド型シリンダ３１の一方のロッド３２ａに取付け、且
つ上記両ロッド型シリンダ３１の他方のロッド３２ｂに
ピニオン３３を取付け、押引シリンダ３４の操作によっ
て往復動させられるようにした所要幅のラック３５に上
記ピニオン３３を噛合させたものである。

なお、このクリーニング装置は、坑口装置のアウターカ
バー２６内に設置するものであり、そのため、下方から
浮上してきた油がブラシ２８に付着しないようにすべく
、非使用時（格納時）のブラシ２８の下部位置に防油カ
バー３６が設置しである。なお、３７は検知器台、３８
は水中ブツシュを示す。

このクリーニング装置を用いて、プリズム５の検知面を
クリーニングする場合には、検知装置本体２を引上げて
検知器台３７上に載置し、シリンダ２３の操作により収
集フード２２を前壁板３から離反させた状態とする。次
に、両ロッドシリンダ３１の操作によりロッド３２ａを
伸長させてブラシ２８をプリズム５の検知面に押当てる
。この際、ブラシ２８はスプリング３０によって支持さ
れているため、プリズム５に無理な力が作用するような
ことはない。この状態で押引シリンダ３４を押引操作す
ると、ラック３５が往復動させられるためピニオン３３
が正、逆回転させられ、この回転力が両ロッドシリンダ
３１のロッド３２ｂ１３２ａ等を介してブラシ２８に伝
えられることにより、プリズム５の検知面がクリーニン
グされる。

第６図はクリーニング装置の第２実施例を示すもので、
並設した２台のモータ３９，４０にそれぞれブラシ２８
を支持させ、且つ検知器台３７の後部と側部にそれぞれ
ガイド部材４１．４２を介して移動用シリンダ４３．４
４を接続し、移動用シリンダ４３．４４の作動により検
知器台３７を前後、左右方向へ移動させられるようにし
、たとえば、−方のモータ３９側のブラシ２８によって
荒クリーニングを行わせ、他方のモータ４０側のブラシ
２８によって仕上クリーニングを行わせるようにしたも
のである。

この実施例を採用した場合には、２つのブラシ２８を用
いてクリーニングできるため、上記第４図に示したもの
より更にクリーニング性能の向上を図ることができる。

なお、上記第６図に示した実施例の場合、検知器台３７
を移動させる方式としたが、ブラシ２８を支持するモー
タ３９゜４０側を移動させるようにしてもよく、その場
合、あらゆる移動機構を採用し得る。更に上記の場合、
クリーニング部材としてブラシ２８を用いたが、ブラシ
２８に代えて、第７図に示す如く耐油性のゴムブレード
２８ａを用いたり、第８図に示す如くノイネツツやタフ
ネル等の油吸収材２８ｂを用いるようにしてもよい。

又、上記の場合、クリーニング時には作業の邪魔になら
ないように、収集フード２２を検知装置本体２の前壁板
３から離脱させることが必要となるが、該収集フード２
２を検知装置本体２に対して着脱させる機構としては、
前記実施例で示したものの伯、第９図及び第１０図に示
す方式を採用するようにしてもよい。すなわち、シリン
ダ４５のロッド４６にラック４７を連結し、該ラック４
７にピニオン４８を噛合させ、水中ブツシュ４９に支持
される該ピニオン４８の軸５０にアーム５１を固定し、
該アーム５１に収集フード２２を支持させ、シリンダ４
５の操作によりラック４７を押引してピニオン４８を回
転させることによって、アーム５１を回動させるように
したものである。この方式を採用しても収集フード２２
の着脱を容易に行うことができる。

ところで、上述した如きクリーニング装置を用いること
により、プリズム５の検知面に付着した微生物や藻類を
除去することができるが、これら微生物や藻類の付着自
体を防止あるいは低減できればクリーニング作業の回数
を減らすことができる。

そのため、検知装置本体２の前壁板３に検知孔４を穿設
した第１図の方式に対しては、第１１図に示す如く上記
検知孔４の周面に銅板５２を貼・付け、一方、検知装置
本体２の前壁板３前面とプリズム５の検知面とを同一面
とした第３図の方式に対しては、第１２図に示す如くプ
リズム５の検知部周囲に銅板５２を貼付けるようにする
。

これらの方式を採用した場合、銅板５２のもつ殺菌効果
により、プリズム５の検知面への微生物や藻類の付着を
防止あるいは低減することができる。

次に、第１３図は本発明の別の実施例を示すものである
。すなわち、上記実施例におけるプリズム５に代えて、
Ｖ字状のガラス棒の如く成形した光学プリズム５′を用
い、且つ該プリズム５′の両端に光ファイバー７．１０
を直接結合したものである。

かかる構成とした場合、プリズム５′に入射したレーザ
ー光はそのまま進み反射して出て行くため、前記した実
施例の如く光を平行にするためのセルフォックレンズ９
が不要となり、これに伴い、テザーケーブル１１とした
光ファイバー７．１０をプリズム５′に直接結合するこ
とができて、水深３００ｍで３０ＩＣ’Ｊの圧力でも結
合部に損傷等を起す虞がなくなる。この結果、検知装置
本体２を非耐圧容器製とすることができる利点がある。

なお、本発明は前記実施例にのみ限定されるものではな
く、光パワーメーターの代りに０ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａ
ｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　ＲｅｆＬｅｃｔｏｍｅｔ
ｅｒ　）を利用して、プリズム検知面下の物質に対する
後方散乱光を検出することにより油、水、ガスの変化の
差を求めるようにしてもよく、又、捕集フード２４にガ
イドダクト２５を斜めに接続した場合を示したが、捕集
フード２４を漏斗状にしてもよく、その他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明の水中油・ガス漏洩検知装置に
よれば、次の如き優れた効果を発揮する。

（１）発光器、プリズム、光強度測定装置の組合せによ
り光量の違いから海水、油、ガスを識別するので、正確
な検知が可能である。

（１１）従来の電気式の如き、電極の腐食、電食、更に
は漏電等の虞がない。

（ｉｉｉ）　　捕集フードを用いることにより、漏洩個
所を広範囲に監視できると共に、少ない漏洩量でも精度
よく検知することができる。

（転）検知面がガラスであるため、クリーニングが容易
である。

（Ｖ）　　検知面周辺部に銅板を貼付けることにより、
検知面への微生物や藻類の付着を防止あるいは低減する
ことができ、クリーニング作業の周期を延ばすことがで
きる。

（ロ）プリズムの取付部にテーパ状の検知孔を設けたり
、あるいはプリズムの検知面を装置本体の前壁と同一面
にすることにより、検知面部での油、ガス、海水相互の
置換性がよくなり、これら物質の滞留による誤検知の虞
がない。

（ロ）プリズムをＶ字形状にすることにより、光ファイ
バーの直結が可能となるため、装置本体を非耐圧容器と
するか又は耐圧容器そのものを不要とすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水中油・ガス漏洩検知装置の一実施例
を示す概要図、第２図は坑口装置ツリーマニホールド部
からの漏洩物質を検知している状態を示す概略図、第３
図はプリズムの他の取付例図、第４図はプリズムの検知
面をクリニングするためのクリーニング装置の一例を示
す概略側面図、第５図は第４図の部分平面図、第６図は
クリーニング装置の他の例を示す概略平面図、第７図及
び第８図はいずれもクリーニング装置で使用するクリー
ニング部材の例図、第９図は収集フードの着脱機構の他
の例を示す概略側面図、第１０図は第９図の平面図、第
１１図及び第１２図はいずれもプリズム検知面への微生
物や藻類の付着を防止するための手段を示す実施例図、
第１３図は本発明の他の実施例を示す概略図である。２・・・検知装置本体、３・・・前壁板、４・・・検知
孔、５．５′・・・光学プリズム、６・・・発光器、７
，１０・・・光ファイバー、１１・・・光パワーメータ
ー、２２・・・収集フード、２３・・・シリンダ、２４
・・・捕集フード、２８・・・ブラシ、３３・・・ビニ
オン、３４・・・押引シリンダ、３５・・・ラック、３
９．４０・・・モータ、４３．４４・・・移動用シリン
ダ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐圧容器製とした検知装置本体の前壁部に、該検
知装置本体外に検知面が露出するように光学プリズムを
取付け、該プリズムに、上記検知面へ光を入射させる発
光器と、上記検知面からの反射光の強度を測定して検知
面に接触した物質を識別する装置をそれぞれ光ファイバ
ーを介して接続してなることを特徴とする水中油・ガス
漏洩検知装置。
（２）検知装置本体の前壁部に、検知すべき物質を上記
プリズムの検知面に収集するための収集フードを着脱可
能に取付けた請求項（１）に記載の水中油・ガス漏洩検
知装置。
（３）海底の坑口部から漏洩した物質を、上記検知装置
本体の検知面に導くための捕集フードを備えた請求項（
１）又は（２）に記載の水中油・ガス漏洩検知装置。
（４）上記プリズムの検知面をクリーニングするための
クリーニング装置を検知装置本体に備えた請求項（１）
又は（２）に記載の水中油・ガス漏洩検知装置。
（５）検知装置本体におけるプリズムの検知面周辺部に
銅板を貼付けた請求項（１）又は（２）に記載の水中油
・ガス漏洩検知装置。
（６）検知装置本体の前壁部に、該検知装置本体の内部
より外部へ向けて広がる如きテーパ状の検知孔を穿設し
、該検知孔の内側に光学プリズムを取付けた請求項（１
）又は（２）に記載の水中油・ガス漏洩検知装置。
（７）検知装置本体の前壁部に凹部を設け、該凹部に、
上記前壁部の表面と検知面が同一面になるよう光学プリ
ズムを嵌設した請求項（１）又は（２）に記載の水中油
・ガス漏洩検知装置。
（８）光学プリズムをＶ字形状とし、これに光ファイバ
ーを直接接続させたことを特徴とする水中油・ガス漏洩
検知装置。