[實(shí)用新型]一種深水隔水管轉(zhuǎn)角監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520111015.5
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN204421880U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣世全;許亮斌;盛磊祥;王榮耀;周建良;李迅科;鄧欣;白浩;申曉紅;李保軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;湛江南海西部石油勘察設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及海洋工程和深水石油等領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種適用于長期服役的深水隔水管轉(zhuǎn)角監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在海洋石油領(lǐng)域，隔水管是連接海底井口與海面作業(yè)平臺的咽喉要道，其底部柔性接頭的轉(zhuǎn)角是鉆井作業(yè)的重要參數(shù)。洋流、平臺運(yùn)動等導(dǎo)致隔水管偏移而產(chǎn)生與豎直方向的夾角，即轉(zhuǎn)角。鉆井過程中，轉(zhuǎn)角必須控制在鉆井作業(yè)安全包絡(luò)線內(nèi)，若其超過安全范圍，則隔水管與內(nèi)部鉆桿發(fā)生摩擦、碰撞，嚴(yán)重危及鉆井安全。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測隔水管底部轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，在隔水管結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控與評估、驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和改進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)范等方面有重要作用。國外采用傾角測量方法監(jiān)測隔水管轉(zhuǎn)角，而隔水管傾角數(shù)據(jù)的檢測主要由雙軸傾角傳感器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸和供電方式不同，目前工程上使用的隔水管傾角監(jiān)測系統(tǒng)主要分為獨(dú)立監(jiān)測系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)三類。

獨(dú)立監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)記錄儀和相應(yīng)傳感器組成，數(shù)據(jù)記錄儀包括中心處理單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲器以及其他輔助元件，這些元件都封裝在堅(jiān)固的不銹鋼外殼中。數(shù)據(jù)記錄儀與所需傳感器集成使用，監(jiān)測系統(tǒng)使用自帶電池組供電進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，測量結(jié)束后從存儲器中下載數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。單機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)采用綁帶和卡箍將其安裝到隔水管上，等隔水管回收后讀取數(shù)據(jù)或者采用水下機(jī)器人(ROV)取數(shù)據(jù)并更換電池組，此方法成本低，但是無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。ROV安裝傳感器時(shí)，由于絞車、ROV和隔水管三者的相對運(yùn)動，給安裝操作也帶來不少難度。實(shí)時(shí)型監(jiān)測系統(tǒng)，供電和數(shù)據(jù)傳輸都通過電纜實(shí)現(xiàn)，傾角數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。線路布置會延長隔水管下入時(shí)間，并且可能損傷，不適用于深水隔水管監(jiān)測。與單機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)相比，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、安裝和接口都十分復(fù)雜，不適用于深水隔水管的監(jiān)測。聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，利用水聲通信技術(shù)，完成傾角數(shù)據(jù)的無線傳輸，但是目前的技術(shù)存在功耗大，生存周期短等問題。

另外，現(xiàn)有的傾角監(jiān)測系統(tǒng)還存在以下問題：1)水平測量問題：無論是單軸還是雙軸，一般的傾角傳感器只適用于檢測對象的水平測量，無法直接測量檢測對象的垂直監(jiān)測；2)功耗大，傾角傳感器的功耗一般在數(shù)百毫瓦甚至瓦級，在深水中的監(jiān)測裝置由電池供電，是能量受限裝置。設(shè)備一經(jīng)使用，電池便難以更換，因此用普通的傾角傳感器難以滿足低功耗的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種低功耗的深水隔水管轉(zhuǎn)角監(jiān)測系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種深水隔水管轉(zhuǎn)角監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：它包括一轉(zhuǎn)角檢測系統(tǒng)、一水聲信號接收裝置和一設(shè)置在海洋石油鉆井平臺的數(shù)據(jù)監(jiān)控中心；所述轉(zhuǎn)角檢測系統(tǒng)包括控制器、雙軸傾角傳感器、DSP、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、功率放大器、水聲發(fā)射換能器和電源，所述電源用于給各器件進(jìn)行供電；所述控制器分別電連接所述傳感器、DSP、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、功率放大器和水聲發(fā)射換能器，所述雙軸傾角傳感器、DSP、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、功率放大器和水聲發(fā)射換能器依次串聯(lián)連接；所述水聲接收裝置包括水聲接收換能器、濾波器、功率放大器、解調(diào)器和解碼器；所述水聲接收換能器、濾波器、功率放大器、解調(diào)器和解碼器依次串聯(lián)連接；其中，所述水聲發(fā)射換能器和水聲接收換能器通過水聲信道進(jìn)行通訊；所述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心對從所述水聲接收換能器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和保存。

本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型通過雙軸傾角傳感器測量隔水管與X軸和Y軸之間的夾角，并通過DSP計(jì)算得到隔水管的轉(zhuǎn)角信號，與傳輸兩個(gè)軸傾角相比，本實(shí)用新型將X軸傾角和Y軸傾角轉(zhuǎn)變?yōu)閆軸傾角，直接實(shí)現(xiàn)對檢測對象的垂直監(jiān)測。2、本實(shí)用新型只需要傳輸一個(gè)軸的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)量降低了50％。3、由于本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)量降低，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間隨之降低，同樣的發(fā)射功率下，功耗降低，因此在電池能量不變的條件下，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的生存周期。綜上所述，本實(shí)用新型具有高效、低功耗和壽命長的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于深海環(huán)境的隔水管狀態(tài)監(jiān)測中。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)角檢測方法原理示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的隔水管傾角監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的隔水管傾角監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本實(shí)用新型，它們不應(yīng)該理解成對本實(shí)用新型的限制。