[發(fā)明專利]一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810738758.3
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN109164205A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 覃楚倩;陳奇
• 申請（專利權(quán)）人: 覃楚倩;陳奇
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 廣州容大益信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44397
• 代理人: 牛麗霞;汪小梅

1.一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：包括鉆探船(1)、水上甲板單元(2)、絞車(3)、鉆桿(4)、海底基盤(5)、水下監(jiān)測單元(6)和光電復(fù)合纜(7)，所述水上甲板單元(2)和絞車(3)設(shè)置于鉆探船(1)的上部，所述鉆桿(4)設(shè)置于鉆探船(1)的內(nèi)部，所述鉆桿(4)和鉆探船(1)進行連接，所述光電復(fù)合纜(7)設(shè)置于鉆桿(4)的外部，所述海底基盤(5)設(shè)置于光電復(fù)合纜(7)的下部，所述水下監(jiān)測單元(6)設(shè)置于海底基盤(5)的內(nèi)部，所述絞車(3)和海底基盤(5)進行連接；

所述水上甲板單元(2)和所述水下監(jiān)測單元(6)分別與所述光電復(fù)合纜(7)進行連接，所述水上甲板單元(2)主要由船電(20)、電源轉(zhuǎn)換模塊(8)、測控計算機(9)、RS232接口(10)、網(wǎng)絡(luò)接口(11)、水上光纖通訊模塊(12)及水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)組成，所述水下監(jiān)測單元(6)主要由水下光電復(fù)合纜纜端接口(14)、硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)、甲烷傳感器(19)、電源轉(zhuǎn)換模塊(8)、水下光纖通訊模塊(23)和嵌入式控制模塊(16)組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：所述船電(20)通過電源轉(zhuǎn)換模塊(8)連接于水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)，所述船電(20)和測控計算機(9)進行連接，所述測控計算機(9)通過RS232接口(10)及網(wǎng)絡(luò)接口(11)與水上光纖通訊模塊(12)連接，所述水上光纖通訊模塊(12)和水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)進行連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：所述水下光電復(fù)合纜纜端接口(14)內(nèi)部設(shè)有動力線(21)和光纖(22)，所述動力線(21)和電源轉(zhuǎn)換模塊(8)進行連接，所述光纖(22)和水下光纖通訊模塊(23)進行連接，所述水下光纖通訊模塊(23)通過RS232接口(10)與嵌入式控制模塊(16)進行連接，所述硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)及甲烷傳感器(19)均通過RS232接口(10)與水下光纖通訊模塊(23)和嵌入式控制模塊(16)進行連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：所述水上光纖通訊模塊(12)通過光電復(fù)合纜(7)和水下監(jiān)測單元(6)進行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：所述硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)及甲烷傳感器(19)通過RS232接口(10)和水下光纖通訊模塊(23)進行連接，所述水上光纖通訊模塊(12)通過光電復(fù)合纜(7)和水上甲板單元(2)進行連接，所述水上甲板單元(2)內(nèi)的水上光纖通訊模塊(12)和測控計算機(9)進行連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底基盤的鉆探鉆井氣體監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其特征在于：監(jiān)測方法包括以下步驟：

S1：連接水上甲板單元(2)；船電經(jīng)電源轉(zhuǎn)換模塊(8)連接至水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)，另外船電直接給測控計算機(9)供電，測控計算機(9)經(jīng)RS232接口(10)及網(wǎng)絡(luò)接口(11)與水上光纖通訊模塊(12)連接，水上光纖通訊模塊(12)接入水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)；

S2：連接水下監(jiān)測單元(6)并安裝在海底基盤(5)上；把各元器件安裝于海底基盤(5)上，從水上光電復(fù)合纜纜端接口(13)分離出提供電源的動力線(21)和傳輸數(shù)據(jù)的光纖(22)，動力線(21)接入電源轉(zhuǎn)換模塊(8)給水下各元器件供電，光纖(22)接入水下光纖通訊模塊(23)；水下光纖通訊模塊(23)通過RS232接口(10)與嵌入式控制模塊(16)連接，嵌入式控制模塊(16)連接硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)及甲烷傳感器(19)，各傳感器通過RS232接口(10)接入水下光纖通訊模塊(23)；

S3：通過絞車(3)把海底基盤(5)下放至海床，鉆探時給監(jiān)測系統(tǒng)供電，操作測控計算機發(fā)出工作指令，指令以電信號輸入水下光纖通訊模塊(23)，經(jīng)水下光纖通訊模塊(23)轉(zhuǎn)換為光信號通過水下光電復(fù)合纜纜端接口(14)傳輸至水下監(jiān)測單元(6)，水下監(jiān)測單元(6)的水下光纖通訊模塊(23)收到光信號后將其轉(zhuǎn)換成電信號并傳達給嵌入式控制模塊(16)，嵌入式控制模塊(16)發(fā)送指令至硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)及甲烷傳感器(19)，三個傳感器開始工作；

S4：三個傳感器把監(jiān)測到模擬信號的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過RS232接口(10)將對應(yīng)的電信號返回至水下光纖通訊模塊(23)，水下光纖通訊模塊(23)將電信號轉(zhuǎn)換為光信號通過水下光電復(fù)合纜纜端接口(14)傳輸至水上甲板單元(2)，水上甲板單元(2)的水上光纖通訊模塊(12)把接收到的光信號轉(zhuǎn)換后以電信號返回至測控計算機(9)，測控計算機(9)經(jīng)軟件解析后可形成直觀可讀的信號；

S5：當(dāng)硫化氫傳感器(17)、二氧化碳傳感器(18)及甲烷傳感器(19)監(jiān)測到特征氣體時其模擬信號會發(fā)生變化，隨之輸出的信號也發(fā)生改變，由于使用光纖通訊，研究表明光在光纖中的傳播速度為2×108m/s，傳播距離一般少于3000m，則其傳播時間少于1.5×10-5s，且計算機控制電路反應(yīng)時間也極短，因此可認為通過S4步驟可實現(xiàn)實時的信號監(jiān)測。