一種深海鉆井隔水管狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深海石油開發(fā)過程中對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)，屬于海洋石油開發(fā)領(lǐng)域。本發(fā)明安裝有信息采集短節(jié)的隔水管包括：隔水管本體和安裝于隔水管本體上的信息采集短節(jié)，在信息采集短節(jié)中設(shè)置有用于測(cè)量水壓值的壓力傳感器、用于測(cè)量地理方位值的電子羅盤和用于測(cè)量水溫的溫度傳感器，并在短節(jié)內(nèi)壁貼有監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化情況的應(yīng)力應(yīng)變片裝置和信息處理的CPU處理模塊，信號(hào)發(fā)送模塊能向外發(fā)送信息；海底基站和信號(hào)收集器能接收和發(fā)送來自信息采集短節(jié)的信號(hào)并傳輸?shù)叫畔⑹占幚砗涂刂浦行?。本發(fā)明安裝有信息采集短節(jié)的隔水管能有效監(jiān)測(cè)鉆井過程中的自身狀態(tài)，提高其應(yīng)對(duì)深海復(fù)雜環(huán)境的能力。
【專利說明】一種深海鉆井隔水管狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋石油開發(fā)過程中對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)能源已經(jīng)成為一個(gè)國家發(fā)展的主命脈，而有“黑黃金”之稱的石油作為一種不可再生資源是世界上最主要的能源和戰(zhàn)略物資之一。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，石油天然氣在今后五十年間仍將保持其重要地位，我國自進(jìn)入二十世紀(jì)90年代以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長以及國內(nèi)陸上石油勘探開發(fā)量的逐漸減少，石油短缺已經(jīng)成為一個(gè)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響人民生活的嚴(yán)峻問題，這將導(dǎo)致今后石油開采方向不斷朝擁有豐富油氣儲(chǔ)量的海洋方向發(fā)展，而深海鉆井平臺(tái)技術(shù)將在海洋油氣勘探開發(fā)過程中發(fā)揮至關(guān)重要的支撐作用。
[0003]隨著海洋油氣開采技術(shù)的發(fā)展，像固定式鉆井平臺(tái)、移動(dòng)式鉆井平臺(tái)等多種形式的海洋鉆井平臺(tái)已應(yīng)用到海洋油氣勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中，在這些平臺(tái)體系中都包含有隔水管這一重要設(shè)備系統(tǒng)。隔水管系統(tǒng)上端與海上平臺(tái)等浮體連接，下端通往海底井口，作為聯(lián)系鉆井平臺(tái)與海底井口最重要且脆弱的紐帶，其整體處于海洋環(huán)境之中而極易受到惡劣海洋環(huán)境的影響和考驗(yàn)，保持隔水管良好的工作狀態(tài)對(duì)保障正常的海洋油氣生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)有著不可替代的作用；同時(shí)隔水管系統(tǒng)也是隔開海水，提供井口與鉆井平臺(tái)之間液體傳輸?shù)耐ǖ?，主要用于鉆井、采油、注水通氣和油井維修安裝等工序，另外還具有支持節(jié)流、壓井、輔助管線和引導(dǎo)鉆具等作用。
[0004]隔水管系統(tǒng)在海洋環(huán)境中面臨著來自各方面復(fù)雜的挑戰(zhàn)，當(dāng)洋流流經(jīng)該系統(tǒng)時(shí)會(huì)受到較大的拖曳力和升力而導(dǎo)致隔水管不斷變形和產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疲勞損傷；當(dāng)隔水管的旋渦脫落和自身固有頻率相接近時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生在較大的流速范圍內(nèi)都保持不變的渦激共振現(xiàn)象，在這種持續(xù)的共振作用下隔水管等管道結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)或疲勞破壞，繼而影響海洋油氣開采作業(yè)，甚至帶來嚴(yán)重的工程和環(huán)境事故。隨著國家未來海洋石油開發(fā)的方向朝超深水發(fā)展的趨勢(shì)越發(fā)顯著，隔水管系統(tǒng)的運(yùn)行條件和狀態(tài)維護(hù)要求以及安全和控制的要求將變得更加苛刻，該系統(tǒng)也更易出現(xiàn)事故，甚至導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，所以對(duì)深海鉆井開發(fā)過程中隔水管狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)將變得愈加重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)深海石油鉆井開發(fā)過程中隔水管的狀態(tài)參數(shù)，并依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果及時(shí)采取措施對(duì)隔水管的工作狀態(tài)進(jìn)行有效調(diào)整，以增強(qiáng)隔水管系統(tǒng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜海洋環(huán)境的能力。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，在隔水管本體的兩端和中部位置間隔一定距離上安裝有信息采集短節(jié)，在該短節(jié)中設(shè)置有至少四個(gè)壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置和至少兩個(gè)溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置，同時(shí)還設(shè)置有至少四個(gè)電子羅盤、至少四塊應(yīng)力應(yīng)變片裝置、至少三個(gè)信號(hào)發(fā)送模塊以及一個(gè)CPU處理模塊。在海底距水下井口 一定距離上安裝有地理方位固定不變的海底基站，并通過海底電纜將其與隔水管相聯(lián)系。
[0008]本發(fā)明中安裝在隔水管本體中的信息采集短節(jié)，短節(jié)中設(shè)置的壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置用于在海洋石油鉆井過程中對(duì)隔水管周圍不同水深的水壓變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；短節(jié)中設(shè)置的溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置，用于對(duì)隔水管周圍的海水溫度進(jìn)行測(cè)量；短節(jié)中設(shè)置的電子羅盤，用于在洋流作用下對(duì)隔水管的地理方位變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；短節(jié)中設(shè)置的應(yīng)力應(yīng)變片裝置，用于對(duì)隔水管在洋流作用下的伸縮變形量進(jìn)行測(cè)量。最后將各類傳感器裝置所測(cè)得的壓力值、溫度值、方位值以及自身的變形量值通過針腳線路中的內(nèi)置線路及時(shí)傳遞到CPU處理模塊，由其對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)和打包，再傳輸給信號(hào)發(fā)射模塊向外發(fā)送。
[0009]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，在短節(jié)中的壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置、溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置、電子羅盤、應(yīng)力應(yīng)變片裝置、CPU處理模塊和信號(hào)發(fā)送模塊之間進(jìn)行傳輸?shù)男盘?hào)為電信號(hào)，而信號(hào)發(fā)送模塊將從CPU處理模塊傳輸過來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波信號(hào)后再向外發(fā)送。
[0010]由于采用上述結(jié)構(gòu)，各傳感器裝置工作時(shí)所用電能來源于隔水管與海上鉆井平臺(tái)相連接的電纜，輸送信號(hào)采用電信號(hào)且能在隔水管內(nèi)置線路中擁有很快的傳送速度，能夠迅速將所測(cè)信號(hào)向CPU處理模塊傳輸。信號(hào)發(fā)送模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后再向外發(fā)送，該類信號(hào)能在海水中傳播較遠(yuǎn)的距離并保持較高的完整度，避免了采用電磁信號(hào)進(jìn)行傳輸時(shí)出現(xiàn)的信號(hào)衰減失真和傳輸距離受到限制的問題。
[0011]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，所述安裝在距離水下井口一定距離且地理方位固定不變的海底基站，其接收從信息采集短節(jié)中信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)送的聲波信號(hào)，并將該聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后進(jìn)行分時(shí)間段分類存儲(chǔ)，再通過與隔水管相連接的海底電纜向海上鉆井平臺(tái)傳送。
[0012]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，安裝在信息采集短節(jié)中的各類傳感器所測(cè)狀態(tài)信息能順利實(shí)現(xiàn)向海上鉆井平臺(tái)進(jìn)行傳輸，并保證隔水管狀態(tài)信息的及時(shí)準(zhǔn)確。
[0013]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，所述信息采集短節(jié)中信號(hào)發(fā)送模塊的信息發(fā)送方向分為兩部分:一部分為距離海面較近的隔水管狀態(tài)信息，該信息由安裝在海上鉆井平臺(tái)船底處的信號(hào)收集器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)直接傳輸?shù)胶Ｉ香@井平臺(tái)；另一部分為距離海面較遠(yuǎn)的隔水狀態(tài)信息，該信息由海底基站接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后通過海底電纜再向海上鉆井平臺(tái)傳輸。
[0014]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，使隔水管的狀態(tài)信息得到更加全面的傳輸，避免采用單一信息傳輸-接收方向時(shí)出現(xiàn)的信息失真和時(shí)間滯后，保證隔水管狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
[0015]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，所述海底基站向海上鉆井平臺(tái)傳送的狀態(tài)信息由鉆井平臺(tái)上的信息收集處理和控制中心進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果向中控室發(fā)出調(diào)整隔水管狀態(tài)的動(dòng)作響應(yīng)。
[0016]由于采用上述結(jié)構(gòu)，使得隔水管在水下不同深度的狀態(tài)信息得到及時(shí)監(jiān)測(cè)和了解，并以所傳輸數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)控得到有效響應(yīng)并避免隔水管在海水作用下出現(xiàn)破壞性變形，提高隔水管抵御水下惡劣環(huán)境影響的能力。
[0017]本發(fā)明中的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管工作方法，其特征在于:在進(jìn)行海洋石油勘探開發(fā)過程中，深海海面下的隔水管遇到較大洋流作用或其他因素影響時(shí)，需要對(duì)隔水管的狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并根據(jù)分析結(jié)果采取措施對(duì)狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，其工作方法如下:
[0018]101.信息采集短節(jié)(3)中的壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lg)對(duì)該段隔水管附近不同深度的海水水壓值進(jìn)行測(cè)量；溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lm)對(duì)該段隔水管周圍海水的水溫值進(jìn)行測(cè)量；電子羅盤(3-lj)對(duì)該段隔水管在海水作用下變形后的地理方位值進(jìn)行測(cè)量；應(yīng)力應(yīng)變片裝置(3-ld)對(duì)隔水管的自身應(yīng)力變形情況進(jìn)行測(cè)量。
[0019]102.將信息采集短節(jié)(3)中各傳感器裝置所測(cè)數(shù)據(jù)通過針腳線路(3-li)中的內(nèi)置線路(3-ln)以電信號(hào)形式輸送給CPU處理模塊(3-lf)，由其對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)和打包，再傳送到信號(hào)發(fā)射模塊(3-le)。
[0020]103.信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)將CPU處理模塊(3-lf)傳送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)，其信號(hào)發(fā)送方向分為兩類:一類距離海面較近的隔水管段狀態(tài)信息朝海上鉆井平臺(tái)(6)船底處設(shè)置的信號(hào)收集器(5)發(fā)送；另一類距離海面較遠(yuǎn)的隔水管段狀態(tài)信息朝海底基站(I)發(fā)送；
[0021]104.海底基站(I)將接收的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后通過與隔水管系統(tǒng)相連的海底電纜(8)向海上鉆井平臺(tái)傳送。由于海底基站的地理方位固定不變，以此作為基準(zhǔn)能保證在海水作用下處于不斷變化中的隔水管方位信息得到準(zhǔn)確測(cè)定；
[0022]105.位于海上鉆井平臺(tái)(6)船底處的信號(hào)收集器(5)接收到距離海面較近的隔水管段狀態(tài)聲波信息后，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)直接傳送到海上鉆井平臺(tái)(6 )。
[0023]106.海上鉆井平臺(tái)(6)上的信息收集處理和控制中心(7)將從海底基站(I)和船底信號(hào)收集器(5)傳送的信號(hào)進(jìn)行收集整理和綜合分析，得到整個(gè)隔水管系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并及時(shí)采取措施對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以增強(qiáng)其應(yīng)對(duì)深海水下復(fù)雜環(huán)境影響的能力。
[0024]由于采用了上述方法，能夠在深海鉆井過程中對(duì)隔水管的狀態(tài)信息進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在工作過程中當(dāng)隔水管遇較大變化洋流等其他海洋復(fù)雜因素作用時(shí)，需要對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，該套方法能夠?qū)崟r(shí)得到整套隔水管系統(tǒng)的狀態(tài)信息并依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果迅速做出反應(yīng)，提高隔水管應(yīng)對(duì)深海復(fù)雜環(huán)境的能力而達(dá)到防止其出現(xiàn)大變形導(dǎo)致斷裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生，從而保證深海石油鉆井過程中系統(tǒng)的安全使用。該工作方法具有簡(jiǎn)單可行，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)迅速，各傳感器裝置對(duì)隔水管系統(tǒng)狀態(tài)信息測(cè)量精確和傳遞及時(shí)等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)信息傳遞過程中信號(hào)方向采用單向通信，同時(shí)在海水中實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲波信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，使信號(hào)在海水中的可傳遞距離增加，能有效保證數(shù)據(jù)信息的完整性和準(zhǔn)確性。
[0025]綜上所述，由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]1、本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，能夠全面有效的對(duì)深海石油開發(fā)過程中隔水管的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且各傳感器裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)信息在隔水管-海底基站-海上鉆井平臺(tái)三者之間能實(shí)現(xiàn)高速度傳遞和高準(zhǔn)確度，使海上鉆井平臺(tái)能有效地采取措施及時(shí)調(diào)整隔水管的狀態(tài)，防止隔水管在海水影響下出現(xiàn)斷裂等其他嚴(yán)重事故；
[0027]2、本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，采用電信號(hào)-聲波信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換傳輸，傳輸速度快，耗時(shí)少，且在海水中的傳輸距離遠(yuǎn)和信息失真度小，對(duì)水下隔水管的狀態(tài)變化反應(yīng)迅速，由此形成一整套監(jiān)測(cè)與處理系統(tǒng)，能夠有效地預(yù)防隔水管較危險(xiǎn)事故的發(fā)生等;
[0028]3、本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管的工作方法，該方法簡(jiǎn)單可行，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)迅速，能夠有效地監(jiān)控深海隔水管的狀態(tài)變化信息，能依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)隔水管做出調(diào)整，保證深海鉆井過程中整套隔水管系統(tǒng)的安全使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0030]圖1是本發(fā)明中安裝有信息采集短節(jié)的隔水管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明中的信息采集短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是圖2中的A-A視圖；
[0033]圖4是圖2中的B-B視圖；
[0034]圖5是本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管的工作流程圖。
[0035]圖中標(biāo)記:1-1-第一海底基站、1-2-第二海底基站、1-3-第二海底基站、2_水下防噴器組、3-1-第一彳目息米集短節(jié)、3_la_下接頭、3_lb_主筒體、3_lc_中心筒、3_ldl-第一應(yīng)力應(yīng)變片裝置、3-ld2-第二應(yīng)力應(yīng)變片裝置、3-le-信號(hào)發(fā)送模塊、3-lf-CPU處理模塊、3-lg-壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置、3-lh-電纜、3-l1-針腳線路、3-lj-電子羅盤、3-lk-上接頭、3-11-節(jié)流管線、3-lm-溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置、3-ln-內(nèi)置線路、3-lp-壓井管線、3-2-第二信息采集短節(jié)、3-3-第三信息采集短節(jié)、4-隔水管本體、5-1-第一信號(hào)收集器、5-2-第二信號(hào)收集器、6-海上鉆井平臺(tái)、7-信息收集處理和控制中心、8-海底電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0037]本說明書包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0038]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，如圖1、圖2、圖3和圖4所示，隔水管本體4下端與水下防噴器組2相連接，上端與海上鉆井平臺(tái)6相連接，且在隔水管本體上設(shè)置有信息采集短節(jié)3，在距水下井口一定距離上設(shè)置有海底基站I。信息采集短節(jié)3被安裝于隔水管本體的兩端附近和中部位置用于對(duì)整個(gè)隔水管狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可根據(jù)實(shí)際需要和處于不同水深的隔水管具體長度要求選擇在中部間隔一定距離上安裝滿足監(jiān)測(cè)要求所需數(shù)量的信息采集短節(jié)。信息采集短節(jié)3的結(jié)構(gòu)分為上接頭3-lk、主筒體3-lb、中心筒3-lc和下接頭3-la，上接頭3-lk和下接頭3_la與隔水管本體4實(shí)現(xiàn)有效連接且信息采集短節(jié)中空與隔水管本體中空相貫通，中心筒3-lc的作用主要是保證信息采集短節(jié)3中內(nèi)部空間與主筒體3-lb形成能保證有效密封的環(huán)環(huán)形空間，用以防止各類傳感器裝置和內(nèi)置線路3-ln中的電纜線直接與海水相接觸。電子羅盤3-lj、溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lm和壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lg分兩層布置在信息采集短節(jié)3中主筒體3-lb預(yù)先設(shè)計(jì)加工好的安裝孔中，壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lg布置在主筒體3-lb位于同一層的安裝孔中，用以對(duì)該段隔水管周圍不同深度的海水壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；電子羅盤3-lj和溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lm布置在同一層安裝孔中，電子羅盤3-lj用于對(duì)該段隔水管在洋流等海洋環(huán)境作用下地理方位變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lm用于對(duì)隔水管段周圍的海水溫度進(jìn)行測(cè)量；中心筒3-lc與主筒體3-lb形成的密封環(huán)形空間中位于主筒體內(nèi)壁處設(shè)置有應(yīng)力應(yīng)變片裝置3-ld，用于對(duì)隔水管在海水作用下自身的應(yīng)力變形情況監(jiān)測(cè)。在信息采集短節(jié)3中的各類傳感器裝置所用電能由通過針腳線路3-li的隔水管電纜3-lh供應(yīng)，隔水管中的電纜線與海水鉆井平臺(tái)上的主電站相連接。
[0039]信息采集短節(jié)3中的壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lg、電子羅盤3-lj、溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置3-lm和應(yīng)力應(yīng)變片裝置3-ld四類傳感器裝置將所測(cè)得的各類信息通過內(nèi)置線路3-ln傳送到CPU處理模塊3-lf，由其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分時(shí)間段打包存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理完成后再傳送到信號(hào)發(fā)送模塊3-le，由其將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向外發(fā)送，在海水中聲波信號(hào)的傳輸距離比電信號(hào)遠(yuǎn)且不易衰減，能保證較好的完整性和準(zhǔn)確性。
[0040]信號(hào)發(fā)送模塊3-le的數(shù)據(jù)信息發(fā)送方向分為兩部分:一部分朝向海底基站1，另一部分朝向安裝于海上鉆井平臺(tái)6船底的信號(hào)收集器5。距離海面較近的隔水管段狀態(tài)信息由信息采集短節(jié)3發(fā)送到信號(hào)收集器5，距離海面較遠(yuǎn)的隔水管段狀態(tài)信息由信息采集短節(jié)3發(fā)送到海底基站1，采用兩種不同方向的信息發(fā)送方式能更好地保證狀態(tài)數(shù)據(jù)信息傳遞的準(zhǔn)確性和完整性，避免采用單一方向時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間延遲和信息誤差。
[0041]海底基站I和信號(hào)收集器5接收到信號(hào)發(fā)送模塊3-le發(fā)送的聲波信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過與海上鉆井平臺(tái)6相連接的電纜進(jìn)行傳送到信息收集處理和控制中心7，由其對(duì)所接收到包含隔水管狀態(tài)信息的電信號(hào)進(jìn)行處理和綜合分析，得到不同時(shí)間段內(nèi)位于不同水深處的隔水管完整狀態(tài)信息，并依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)出隔水管狀態(tài)調(diào)整指令。
[0042]本發(fā)明中采用的信息采集短節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，操作簡(jiǎn)便，能夠及時(shí)全面的監(jiān)測(cè)水下隔水管的狀態(tài)信息，采用電信號(hào)-聲波信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳送方式，能大大增加信號(hào)在海水中的傳輸距離，同時(shí)保證隔水管狀態(tài)信息傳遞的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，使隔水管在面對(duì)深海復(fù)雜環(huán)境時(shí)能及時(shí)有效地防止事故的發(fā)生，確保深海石油鉆井過程的連續(xù)、安全、可靠。
[0043]本發(fā)明的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管的工作方法，如圖5所示，在深海石油鉆井開發(fā)過程中，處于大洋之下的隔水管系統(tǒng)遇到較大變化洋流等海洋環(huán)境因素影響時(shí)，需要依據(jù)隔水管的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，其操作方法采用以下步驟完成:
[0044]101.信息采集短節(jié)(3)中的壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lg)對(duì)該段隔水管附近不同深度的海水水壓值進(jìn)行測(cè)量；溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lm)對(duì)該段隔水管周圍海水的水溫值進(jìn)行測(cè)量；電子羅盤(3-lj)對(duì)該段隔水管在海水作用下變形后的地理方位值進(jìn)行測(cè)量；應(yīng)力應(yīng)變片裝置(3-ld)對(duì)隔水管的自身應(yīng)力變形情況進(jìn)行測(cè)量。
[0045]102.將信息采集短節(jié)(3)中各傳感器裝置所測(cè)數(shù)據(jù)通過針腳線路(3-li)中的內(nèi)置線路(3-ln)以電信號(hào)形式輸送給CPU處理模塊(3-lf)，由其對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)和打包，再傳送到信號(hào)發(fā)射模塊(3-le)。
[0046]103.信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)將CPU處理模塊(3-lf)傳送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)，其信號(hào)發(fā)送方向分為兩類:一類距離海面較近的隔水管段狀態(tài)信息朝海上鉆井平臺(tái)
(6)船底處設(shè)置的信號(hào)收集器(5)發(fā)送；另一類距離海面較遠(yuǎn)的隔水管段狀態(tài)信息朝海底基站(I)發(fā)送；
[0047]104.海底基站(I)將接收的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后通過與隔水管系統(tǒng)相連的海底電纜(8)向海上鉆井平臺(tái)傳送。由于海底基站的地理方位固定不變，以此作為基準(zhǔn)能保證在海水作用下處于不斷變化中的隔水管方位信息得到準(zhǔn)確測(cè)定；
[0048]105.位于海上鉆井平臺(tái)(6)船底處的信號(hào)收集器(5)接收到距離海面較近的隔水管段狀態(tài)聲波信息后，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)直接傳送到海上鉆井平臺(tái)(6 )。
[0049]106.海上鉆井平臺(tái)(6)上的信息收集處理和控制中心(7)將從海底基站(I)和船底信號(hào)收集器(5)傳送的信號(hào)進(jìn)行收集整理和綜合分析，得到整個(gè)隔水管系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并及時(shí)采取措施對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以增強(qiáng)其應(yīng)對(duì)深海水下復(fù)雜環(huán)境影響的能力。
[0050]由于采用了上述工作方法，能夠有效地監(jiān)控深海鉆井過程中隔水管系統(tǒng)在不同水深處所處的狀態(tài)。在海洋鉆井施工過程中，當(dāng)隔水管系統(tǒng)遇較大變化洋流等海洋環(huán)境因素作用時(shí)能夠迅速依據(jù)所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，提高隔水管應(yīng)對(duì)深海復(fù)雜環(huán)境的能力，防止隔水管出現(xiàn)諸如大變形而斷裂等危險(xiǎn)事故，保證深海石油鉆井過程中隔水管系統(tǒng)的安全使用。該工作方法同時(shí)具有簡(jiǎn)單可行，操作簡(jiǎn)便和各傳感器裝置對(duì)隔水管狀態(tài)信息測(cè)量精確全面，傳遞及時(shí)等特點(diǎn)，該方法在海水中能實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲波信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使信號(hào)的可傳遞距離增加，具有一定的現(xiàn)實(shí)可行性。
[0051]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:它包括海底基站(1)，信息采集短節(jié)(3)，隔水管本體(4)，信號(hào)收集器(5)，信息收集處理和控制中心(7)和海底電纜(8);隔水管本體(4)的底部與水下防噴器組(2)相連接，頂部與海上鉆井平臺(tái)(6)相連接，在鄰近水下防噴器組(2)和海上鉆井平臺(tái)(6)的隔水管兩端位置以及隔水管系統(tǒng)中部位置間隔一定距離上安裝有一定數(shù)量的信息采集短節(jié)(3)，便于對(duì)隔水管的狀態(tài)信息進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)；在距水下井口一定距離上設(shè)置有至少三個(gè)海底基站(1)，在海上鉆井平臺(tái)(6)船底處設(shè)置有一定數(shù)量的信號(hào)收集器(5)，用于對(duì)信息采集短節(jié)(3)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和傳輸；在海上鉆井平臺(tái)(6)上設(shè)置有信息收集處理和控制中心(7)，用于對(duì)收集到的水下隔水管狀態(tài)信息進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述信息采集短節(jié)(3)設(shè)置有至少四個(gè)壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lg)和至少兩個(gè)溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lm)，同時(shí)還設(shè)置有至少四個(gè)電子羅盤(3-lj)和至少四塊應(yīng)力應(yīng)變片裝置(3-ld)，用于對(duì)隔水管的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述信息采集短節(jié)(3)設(shè)置有一個(gè)CPU處理模塊(3-lf)和至少三個(gè)信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)，用于對(duì)隔水管的狀態(tài)信息進(jìn)行處理和發(fā)送。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lg)主要用于監(jiān)測(cè)該段隔水管附近所處海洋不同水深處的水壓值，并將該值輸送到CPU處理模塊(3-lf);所述的溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lm)主要用于監(jiān)測(cè)該段隔水管周圍海洋的水溫值，并將該值輸送到CPU處理模塊(3-lf);所述的的電子羅盤(3-lj )主要用于測(cè)量該段隔水管在海水作用下的地理方位值，并將該值輸送到CPU處理模塊(3-lf);所述的應(yīng)力應(yīng)變片裝置(3-ld)主要對(duì)隔水管在海水作用下隔水管本體(4)的變形情況進(jìn)行測(cè)量，并將該變形量輸送到CPU處理模塊(3-lf)。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述的各傳感器裝置與CPU處理模塊(3-lf)之間通過外部電纜(3-lh)和信息采集短節(jié)(3)中的內(nèi)置線路(3-ln)進(jìn)行連接。
6.如權(quán)利要求1或3所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述CPU處理模塊(3-lf)對(duì)各傳感器裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類打包存儲(chǔ)，通過信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)向海底基站(I)和信號(hào)收集器(5)進(jìn)行發(fā)送，在信息發(fā)送傳遞過程中，信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)發(fā)送的信號(hào)為聲波信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1或3所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述海底基站(I)接收到信息采集短節(jié)(3)中信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)發(fā)送的信號(hào)后通過海底電纜(8)向海上鉆井平臺(tái)(6)進(jìn)行傳輸。
8.如權(quán)利要求1所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述信息收集處理和控制中心(7)對(duì)從海上基站(I)和信息收集器(5)傳送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理并加以分析，根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的命令措施。
9.如權(quán)利要求1或7所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管，其特征在于:所述的海底基站(I)相對(duì)隔水管本體(4)按一定地理方位角度分布在海底，同時(shí)將從信號(hào)發(fā)射模塊(3-le)接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)后再向海上鉆井平臺(tái)(6)進(jìn)行傳送。
10.一種如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的安裝有信息采集短節(jié)的隔水管的工作方法，其特征在于:在進(jìn)行海洋石油勘探開發(fā)過程中，處于深海海面以下的隔水管遇到較大洋流作用時(shí)，需要依據(jù)各類傳感器所采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)隔水管采取措施進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，其工作方法如下:.101.信息采集短節(jié)(3)中壓力監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lg)對(duì)該段隔水管附近所處海洋不同水深處的水壓值進(jìn)行測(cè)量；溫度監(jiān)測(cè)傳感器裝置(3-lm)對(duì)該段隔水管周圍海洋的水溫值進(jìn)行測(cè)量；電子羅盤(3-lj)對(duì)該段隔水管的地理方位值測(cè)量；應(yīng)力應(yīng)變片裝置(3-ld)對(duì)隔水管在海水作用下的變形情況進(jìn)行測(cè)量； .102.將信息采集短節(jié)(3)中各傳感器裝置所測(cè)量的數(shù)據(jù)通過針腳線路(3-li)中的內(nèi)置線路(3-ln)以電信號(hào)形式輸送到CPU處理模塊(3-lf)，由其對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)和打包，再傳送到信號(hào)發(fā)射模塊(3-le)； .103.信號(hào)發(fā)送模塊(3-le)將CPU處理模塊(3_lf)傳送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)，該信號(hào)的發(fā)送方向分為兩類:一類距離海面較近的隔水管段狀態(tài)信息朝海上鉆井平臺(tái)(6)船底處設(shè)置的信號(hào)收集器(5)發(fā)送；另一類距離海面較遠(yuǎn)的隔水管段狀態(tài)信息朝海底基站(I)發(fā)送； .104.擁有海底地理定位功能的海底基站(I)將接收的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并通過與隔水管相聯(lián)系的海底電纜(8)向海上鉆井平臺(tái)(6)傳送，由于海底基站的地理方位固定不變，以此作為基準(zhǔn)能保證處于不斷變化中的隔水管方位信息得到準(zhǔn)確測(cè)定； .105.海上鉆井平臺(tái)(6)船底處設(shè)置的信號(hào)收集器(5)接收到距離海面較近的隔水管段狀態(tài)聲波信息，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后直接傳送到信息收集處理和控制中心(7); .106.海上鉆井平臺(tái)(6)上設(shè)置的信息收集處理和控制中心(7)將從海底基站(I)和船底信號(hào)收集器(5)傳送的信號(hào)進(jìn)行綜合分析后得到整個(gè)隔水管系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并及時(shí)采取措施對(duì)隔水管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以應(yīng)對(duì)深海水下洋流等因素對(duì)隔水管的影響。
【文檔編號(hào)】E21B47/001GK103485761SQ201310426636
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】劉清友, 徐濤, 黎偉, 周守為, 江偉 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)