CN111577244B - 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法 - Google Patents

一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111577244B
CN111577244B CN202010397902.9A CN202010397902A CN111577244B CN 111577244 B CN111577244 B CN 111577244B CN 202010397902 A CN202010397902 A CN 202010397902A CN 111577244 B CN111577244 B CN 111577244B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inclination angle
sensor
inclination
relative
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010397902.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111577244A (zh
Inventor
许亮斌
金学义
刘书杰
李朝玮
盛磊祥
赵春燕
冼敏元
付金宝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Original Assignee
China Oilfield Services Ltd
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Oilfield Services Ltd, China National Offshore Oil Corp CNOOC, CNOOC Research Institute Co Ltd filed Critical China Oilfield Services Ltd
Priority to CN202010397902.9A priority Critical patent/CN111577244B/zh
Publication of CN111577244A publication Critical patent/CN111577244A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111577244B publication Critical patent/CN111577244B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/08—Casing joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其步骤：通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；根据相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；求取隔水管相对于钻井平台的倾角或隔水管顶部接头转角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，故隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；通过线缆传输方式，将两个部位倾角数据传输到控制台，对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向参数进行调整。本发明能减弱隔水管与内部钻杆等发生摩擦和碰撞，在台风工况下悬挂隔水管时预警隔水管与平台相对倾角过大造成隔水管顶部与分流器外壳等发生碰撞。

Description

一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法
技术领域
本发明涉及一种海洋工程和深水钻完井工程领域，特别是关于一种适用于常规作业状态下以及台风期间处于悬挂状态下的钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法。
背景技术
在海洋钻完井工程领域，隔水管是连接海底井口与海面作业平台的咽喉要道，其顶部挠性/铰接接头的转角和隔水管顶部倾角是钻井作业的重要参数。洋流、平台运动等导致隔水管偏移而产生与竖直方向的夹角，即倾角。钻井过程中，倾角必须控制在钻井作业安全包络线内，若其超过安全范围，则隔水管与平台发生摩擦、碰撞，严重危及钻井安全。因此，实时监测隔水管顶部倾角数据，在隔水管结构状态监控与评估、验证设计理论和改进设计规范等方面有重要作用。国外采用倾角测量方法监测隔水管转角，而隔水管倾角数据的检测主要由双轴倾角传感器实现。
深水钻井作业期间通过隔水管连接水下井口到浮式钻井平台，建立钻井液在井筒内的循环通道，当遭遇恶劣海况时，浮式钻井平台可能被迫发生偏移离开既定水下井口位置的正上方，当偏离过大时，水下井口可能发生因平台偏移造成的弯曲应力过大，导致水下井口结构的完整性遭到破坏，因此一旦遭遇恶劣海况，隔水管需要与水下井口解脱开来，这样就保证了井口的安全，上千米(具体长度视水深而定)的隔水管以自由状态悬挂在平台上。一般情况下解脱后的隔水管悬挂在隔水管悬挂卡盘上，由于悬挂隔水管在恶劣海况下会发生倾斜，因此在分流器外壳等部位容易发生碰撞，碰撞的冲击载荷可能造成分流器外罩或者隔水管其它部位的破坏。
发明内容
针对常规作业状态下以及台风期间处于悬挂状态下的深水隔水管倾角过大容易与平台发生碰撞的问题，本发明的目的是提供一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其能避免隔水管与内部钻杆等发生摩擦和碰撞，在悬挂隔水管防台风时避免隔水管与平台相对倾角过大，造成隔水管顶部与分流器外壳等发生碰撞。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其包括以下步骤：S1、通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；S2、求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；S3、根据上述步骤的相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；S4、求取隔水管相对于钻井平台的倾角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，因此隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；S5、通过线缆传输方式，将步骤S1得到的两个部位倾角数据传输到控制台，控制台依据步骤S2～S4对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向参数进行调整。
进一步，所述步骤S1中，传感器采用倾角传感器，分别测量传感器的安装平面X轴和Y轴相对于水平面的倾角数据。
进一步，所述倾角传感器设置有两个，第一倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x1,y1)，第二倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x2,y2)。
进一步，所述第一、第二倾角传感器的安装方式与待测隔水管或转换接头都为垂直关系。
进一步，所述步骤S1中，第一、第二倾角传感器的安装方式分为两种状态：
(1)常规作业状态：第一倾角传感器加装在转换接头上，传感器安装平面与转换接头垂直；第二倾角传感器加装在顶部第一节隔水管上，传感器安装平面与隔水管垂直；
(2)防台风软悬挂状态：第一倾角传感器加装在平台栏杆上，传感器安装平面与平台平行，与悬挂短节垂直；第二倾角传感器加装在顶部第一节隔水管上，传感器安装平面与隔水管垂直。
进一步，所述步骤S2中，两个安装平面的相对倾角为：((x1-x2),(y1-y2))，分别为X轴方向的相对倾角和Y轴方向的相对倾角。
进一步，所述步骤S3中，两安装平面的法向量矢量夹角为两平安装面的相对倾角((x1-x2),(y1-y2))，该法向量矢量夹角的标量夹角大小为：
求模
相对于X轴方向为：若y1-y2＞0，则B>0；若y1-y2＜0,则B<0；
其中，A为两传感器安装平面的法向量之间的倾角大小，A的取值范围为 [0°90°]；B为两传感器安装平面的法向量之间的倾角相对于传感器X轴的偏转方向， B的取值范围为[-180°180°]。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过在隔水管顶部不同位置加装两组倾角传感器，测量隔水管上部挠性/铰接接头的转角和隔水管顶部倾角，并将倾角数据实时传输给钻井平台定位系统，给钻井平台的安全位置控制提供参考，从而在常规作业状态时避免上部挠性接头转角过大发生破坏，减弱隔水管与内部钻杆等发生摩擦和碰撞，在台风工况下悬挂隔水管时隔水管与平台相对倾角过大，造成隔水管顶部与分流器外壳等发生碰撞。
附图说明
图1是本发明的整体流程示意图；
图2是常规作业状态安装位置；
图3是防台软悬挂状态安装位置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其包括以下步骤：
S1、通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；
在本实施例中，传感器采用倾角传感器，分别测量传感器的安装平面X轴和Y 轴相对于水平面的倾角数据(x，y)；
倾角传感器设置有两个，第一倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x1,y1)，第二倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x2,y2)；
第一、第二倾角传感器的安装方式与待测隔水管或转换接头都为垂直关系，即隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上。
S2、求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；
由于两倾角传感器的安装平面倾角具有相同的参考水平面，所以两个安装平面的相对倾角为：((x1-x2),(y1-y2))，分别为X轴方向的相对倾角和Y轴方向的相对倾角。
S3、根据上述步骤的相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；
两安装平面的法向量矢量夹角即为两平安装面的相对倾角((x1-x2),(y1-y2))，该法向量矢量夹角的标量夹角大小为：
求模
相对于X轴方向为：若y1-y2＞0，则B>0；若y1-y2＜0,则B<0。
其中，A为两传感器安装平面的法向量之间的倾角大小，A的取值范围为[0°90°]；B为两传感器安装平面的法向量之间的倾角相对于传感器X轴的偏转方向，B的取值范围为[-180°180°]。
S4、求取隔水管相对于钻井平台的倾角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，因此隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；
安装倾角传感器时，确保两传感器的X轴均指向船首方向，Y轴指向左舷方向，则最终计算出的倾角大小为A，方向为B(以船首方向为参考，正值为左偏角度，负值为右偏角度)。
S5、相对倾角的数据传输与处理
通过485的线缆传输方式，将步骤S1得到的两个部位倾角数据传输到控制台，控制台依据步骤S2～S4对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向等参数进行调整。
上述步骤S1中，倾角传感器采用具备X轴和Y轴的双轴倾角传感器，可以测量传感器安装平面相对于水平面的在X轴和Y轴方向上的两个倾角，可以完整反映倾角及方向。
上述步骤S1中，第一、第二倾角传感器的安装方式分为两种状态：
(1)常规作业状态：第一倾角传感器加装在转换接头上，传感器底座即安装平面与转换接头垂直；第二倾角传感器加装在顶部第一节隔水管上，传感器底座与隔水管垂直。加装效果如图3所示。
(2)防台风软悬挂状态：第一倾角传感器加装在平台栏杆上，传感器底座与 平台平行，与悬挂短节垂直；第二倾角传感器加装在顶部第一节隔水管上，传感 器底座与隔水管垂直。
综上，本发明在使用时，分别通过测量平台与隔水管顶部的倾斜角度，得到常规作业状态下以及台风期间处于悬挂状态下平台与隔水管的相对倾斜角度。常规作业状态下的监测数据，可以提供给平台的自定位系统，对平台的安全位置进行参考，同时可以根据台风期间悬挂状态下相对倾角的大小，对平台的航速、航向等参数进行调整，从而避免隔水管因倾角过大与平台发生碰撞。
上述各实施例仅用于说明本发明，各个步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；
S2、求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；
S3、根据上述步骤的相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；
S4、求取隔水管相对于钻井平台的倾角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，因此隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；
S5、通过线缆传输方式，将步骤S1得到的两个部位倾角数据传输到控制台，控制台依据步骤S2～S4对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向参数进行调整；
所述步骤S1中，传感器采用倾角传感器，分别测量传感器的安装平面X轴和Y轴相对于水平面的倾角数据；
所述倾角传感器设置有两个，第一倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为，第二倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为/>；
安装两个倾角传感器时，确保两传感器的X轴均指向船首方向，Y轴指向左舷方向；第一倾角传感器加装在转换接头上，传感器安装平面与转换接头垂直，以测量隔水管顶部接头转角；第二倾角传感器加装在顶部第一节隔水管上，传感器安装平面与隔水管垂直，以测量隔水管顶部倾角；
所述步骤S3中，两安装平面的法向量矢量夹角为两安装平面的相对倾角，该法向量矢量夹角的标量夹角大小为：
求模 ，
相对于X轴方向为： ，若/>，则B>0；若,则B<0；
其中，A为两传感器安装平面的法向量之间的倾角大小，A的取值范围为；B为两传感器安装平面的法向量之间的倾角相对于传感器X轴的偏转方向，B的取值范围为。
2.如权利要求1所述实时监测方法，其特征在于：所述步骤S2中，两个安装平面的相对倾角为：，分别为X轴方向的相对倾角和Y轴方向的相对倾角。
CN202010397902.9A 2020-05-12 2020-05-12 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法 Active CN111577244B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010397902.9A CN111577244B (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010397902.9A CN111577244B (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111577244A CN111577244A (zh) 2020-08-25
CN111577244B true CN111577244B (zh) 2024-01-12

Family

ID=72116998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010397902.9A Active CN111577244B (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111577244B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113669032B (zh) * 2021-07-22 2022-05-10 中国石油大学(北京) 深水钻井隔水管安装的减振控制方法、设备和系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1586425A (en) * 1977-05-16 1981-03-18 Trw Inc Position determining and dynamic positioning method and system for floating marine well drilling platforms and the like
CN203097850U (zh) * 2012-12-25 2013-07-31 中国海洋石油总公司 一种深水钻井隔水管应急解脱装置
CN103485761A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 西南石油大学 一种深海钻井隔水管状态监测系统及其工作方法
CN104422424A (zh) * 2013-08-31 2015-03-18 西北工业大学 一种隔水管偏移及偏移方向监测方法
CN104613927A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 中国海洋石油总公司 一种深水隔水管转角监测方法
CN105587308A (zh) * 2016-03-02 2016-05-18 中国石油天然气集团公司 深水钻井隔水管动力学参数测量系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1586425A (en) * 1977-05-16 1981-03-18 Trw Inc Position determining and dynamic positioning method and system for floating marine well drilling platforms and the like
CN203097850U (zh) * 2012-12-25 2013-07-31 中国海洋石油总公司 一种深水钻井隔水管应急解脱装置
CN104422424A (zh) * 2013-08-31 2015-03-18 西北工业大学 一种隔水管偏移及偏移方向监测方法
CN103485761A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 西南石油大学 一种深海钻井隔水管状态监测系统及其工作方法
CN104613927A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 中国海洋石油总公司 一种深水隔水管转角监测方法
CN105587308A (zh) * 2016-03-02 2016-05-18 中国石油天然气集团公司 深水钻井隔水管动力学参数测量系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111577244A (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7328741B2 (en) System for sensing riser motion
EP0046800B1 (en) Riser angle positioning system and process
US20120282064A1 (en) Apparatus and methods of positioning a subsea object
KR101304579B1 (ko) 수중 이동체 위치측정장치 및 그 방법
CN111577244B (zh) 一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法
CN103213657B (zh) 一种船舶吃水量检测系统及其检测方法
WO2020088242A1 (zh) 一种桩身垂直度检测装置
CN212772503U (zh) 一种沉箱安装双gps测量定位装置
CN101655364A (zh) 深海管道位姿精确测量装置
CN108761470B (zh) 一种基于拖缆形态方程解析的目标定位方法
WO2024037120A1 (zh) 液压冲击锤精确定位系统
CN113624195A (zh) 一种海底滑坡深部变形原位实时监测装置及分析方法
CN106525041B (zh) 一种深水跨接管的测量方法
CN112629396A (zh) 一种深水管道回接位姿测量装置
CN111188597B (zh) 一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统及方法
CN116104713A (zh) 一种无偏航结构的漂浮式风电机组的倾角测量和复核方法
CN105735972A (zh) 资源勘探与开发用井下工具深度的测量、记录、处理系统
CN109458987B (zh) 一种船舶特种设备水平度测量方法
CN106697217A (zh) 一种船舶吃水量检测系统及其检测方法
JP3121237B2 (ja) 掘削機位置の計測装置および掘削機位置の計測方法
KR20210077691A (ko) 위치와 요, 롤 및 피치 회전운동을 이용한 선박계류 모니터링 시스템과 방법
CN221322381U (zh) 一种半潜式钻井平台录井深度补偿系统
CN117723030B (zh) 一种多波束测深系统换能器高程实时改正系统
CN221123407U (zh) 模块化海洋环境集成测量装置
CN116476977A (zh) 一种浅海海缆管线探测器搭载装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant