[發明專利]海上鉆井平臺地基實時安全監控系統

在審

• 申請號: 201410099982.4
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103885412A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李德堂;張心;王玉紅;姚銳;張媛;徐鵬
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G01D21/02;G08B19/00
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

技術領域

本發明屬于鉆井平臺安全監控技術領域，涉及一種海上鉆井平臺地基實時安全監控系統。

背景技術

近年來，隨著對海洋石油資源的不斷探索和開采，自升式海洋鉆井平臺被廣泛的應用于近海石油的開采。此類海洋工程結構的共同特點是依靠樁腿和樁靴支持在海底基礎上，其入泥的深度元小于樁靴的尺度。經常會發生地基不穩、樁腿降不均、平臺傾斜、沖刷與掏空現象，影響到海洋平臺的結構安全。2010年9月，中石化“勝利作業三號”自升式平臺，在渤海灣淺海作業時，艏樁滑樁導致船體嚴重傾斜，而且由于地基的原因完全傾覆，造成的直接經濟損失達2億元。

目前常用水平儀來監測鉆井平臺的水平度，以此來判斷鉆井平臺是否保持安全，但是水平儀存在顯示滯后、結果不準確、預報延遲的缺點，經常是等到發出警報時，已經發生了嚴重的事故。

發明內容

本發明提供一種可以實時檢測海底地基的孔隙壓力，顯示樁腿、平臺主船體的實時位移，為平臺的安全進行可靠性預警的海上鉆井平臺地基實時安全監控系統。

本發明的上述發明目的是通過如下的技術手段加以實現的，一種海上鉆井平臺地基實時安全監控系統，其包括數據采集模塊、信號放大器、信號處理器、存儲器、信號轉換器和輸出設備，其中數據采集模塊包括安裝在海上鉆井平臺的樁靴下的壓力傳感器和位移傳感器；壓力傳感器和位移傳感器通過數據線與信號放大器相連接，將感應到的壓力信號和位移信號傳送給信號放大器；信號放大器與信號處理器通過數據線相連接，信號放大器將收到的壓力信號和位移信號放大后傳送給信號處理器；信號處理器與存儲器通過數據線相連接，信號處理器將經過處理的信號傳送到存儲器進行存儲；存儲器與信號轉換器相連接，信號轉換器將存儲器送出的信號轉換成適合輸出的格式；信號轉換器通過無線通信設備和/或數據線與輸出設備相連接，由輸出設備對經過上述一系列處理的壓力和位移信號進行輸出。

數據采集單元中的壓力傳感器可以采用電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器中的一種或者多種組合。

數據采集單元中的位移傳感器可以采用電位器式位移傳感器、電阻應變式位移傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器、磁敏式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器的其中一種或者多種組合。

上述電位器式傳感器是線繞電位器式傳感器和/或非線繞電位器式傳感器。其中線繞電位器式傳感器具有結構簡單和使用方便的優點，在對精度要求不高的部位采用此類傳感器可以有效降低成本；而非線繞電位器式傳感器的分辨率高、耐磨損、壽命長和易校準，適用于需要高分辨率的部位。

電阻應變式位移傳感器是以彈簧和懸臂梁串聯做為彈性元件，在矩形界面懸臂梁根部正反兩面貼四片應變片并組成全橋電路，拉伸彈簧一端與測量端相連接，測量端安裝在海上鉆井平臺的靴樁上，當靴樁發生位移時帶動測量端發生位移，帶動彈簧與懸臂梁根部產生彎曲，彎曲所產生的應變與測量端的位移成線性關系。將彎曲應變的值經過計算即可得到位移的數值。

電感式位移傳感器是自感式位移傳感器和/或電渦流式位移傳感器。將兩個相通的電感線圈按差動方式聯結起來,利用線圈的互感作用將機械位移轉換為感應電動勢的變化。其靈敏度和測量精度都比較高。在本發明中最好應用這種位移傳感器。

磁敏式位移傳感器是磁致伸縮扭轉波位移傳感器、霍爾式位移傳感器和磁柵式位移傳感器中的一種或多種組合。其中磁致伸縮扭轉波位移傳感器安裝很簡單、方便,能承受高溫、高壓和高振蕩的環境。在惡劣環境下作業時可以采用這種位移傳感器。

所述光電式位移傳感器是激光位移傳感器、光柵式位移傳感器和光纖式位移傳感器中的一種或多種組合。光纖傳感器屬于非接觸式測量,消除了機械接觸對測量造成的影響,具有壽命長、可靠性高、測量精度高等優點，但是成本較高。

光纖位移傳感器可以為元件型和/或反射型光纖位移傳感器。

輸出設備為顯示器。在本發明中建議使用的顯示器為液晶顯示器設備，因為液晶顯示器體積較小，顯示豐富，可以實現較高精度的彩色顯示，配置合適的顯示卡，還可以將傳感信號進行圖形化顯示。

本發明的有益之處在于：由于將壓力和位移做為檢測的對象，并且采用傳感器進行直接測量和傳輸，因此可以快速、準確的監控、顯示海洋平臺、地基的實際承受的壓力和位移情況，并且在壓力和位移值超出閥值的時候進行報警提示，保證平臺的安全穩定和出現故障時快速反應。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理圖

具體實施方式