CN204402463U - 一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置，它主要由下接头、主筒体、中心筒、应力应变片装置、陀螺仪、内置线路、信号发送模块、CPU处理模块、压力监测传感器装置、电缆、针脚线路、上接头和节流管线组成。所述短节装置中设置有用于测量水压值的压力传感器和用于测量地理方位值的陀螺仪，在短节内壁贴有监测隔水管应力变化情况的应力应变片装置和信息处理的CPU处理模块，信号发送模块能向外发送信息，并安装在主筒体和中心筒所形成的密闭空间中。本实用新型能有效监测钻井过程中隔水管的状态信息，提高其应对深水复杂环境的能力。

Description

一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置

技术领域

本发明涉及一种深水石油开发过程中对隔水管状态进行实时监测的短节装置。

背景技术

当今能源已成为一个国家工业和社会生活发展的主动力，被称之为“黑黄金”的石油作为不可再生资源成为世界上最主要的能源和战略物资之一。据有关资料和调查表明，石油天然气在今后五十年间仍将保持其重要地位，我国自进入二十世纪90年代以来，石油短缺已经成为一个制约经济发展和影响人民生活的严峻问题，这将导致今后石油开采方向不断朝拥有丰富油气储量的海洋方向发展，而深水钻井平台及其配套装备技术在海洋油气勘探开发过程中发挥至关重要的支撑作用。随着海洋油气开采技术的发展，像深水石油钻井船和半潜式钻井平台这类形式的海洋钻井平台已应用到深水油气勘探开发生产过程中，在这类平台体系中包含有隔水管这一重要设备系统。隔水管系统上端与海上平台等浮体连接，下端通往海底井口，作为联系钻井平台与海底井口最重要且脆弱的纽带，其整体处于海洋环境之中而极易受到恶劣海洋环境的影响和考验，保持隔水管良好的工作状态对保障正常的海洋油气生产作业活动有着不可替代的作用。

在洋流流经隔水管系统时会产生较大的拖曳力和升力而导致隔水管不断变形和产生结构疲劳损伤；当隔水管的旋涡脱落频率和自身固有频率相接近时，将会在较大的流速范围内都产生涡激共振现象，在这种持续的共振作用下会使隔水管等管道结构产生失稳或疲劳破坏，继而影响海洋油气开采作业。随着国家未来海洋石油开发的方向朝超深水发展的趋势越发显著，隔水管系统的运行条件和状态维护要求以及安全和控制的要求将变得更加苛刻，该系统也会更容易出现事故，甚至导致非常严重的后果，所以对深水钻井开发过程中隔水管状态的实时监测将变得愈加重要。

发明内容

本实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单，操作简便，能够实时监测深水石油钻井开发过程中隔水管状态参数的信息监测短节装置，通过该装置对隔水管的工作状态进行有效监测，以增强隔水管系统应对复杂海洋环境的能力。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置，主要由下接头、主筒体、中心筒、应力应变片装置一、应力应变片装置二、内置线路、信号发送模块、CPU处理模块、压力监测传感器装置、电缆、针脚线路、陀螺仪、上接头和节流管线组成。所述的隔水管状态信息监测短节装置中设置有至少四个压力监测传感器装置、至少四个陀螺仪、至少四块应力应变片装置、至少三个信号发送模块以及一个CPU处理模块。短节装置中设置的压力监测传感器装置用于在海洋石油钻井过程中对隔水管周围不同水深的水压变化情况进行监测；短节装置中设置的陀螺仪，用于在洋流作用下对隔水管的地理方位变化情况进行监测；短节装置中设置的应力应变片装置，用于对隔水管在洋流作用下的伸缩变形量进行测量，最后将各类传感器装置所测得的压力值、方位值以及自身的变形量值通过针脚线路中的内置线路及时传递到CPU处理模块，由其对监测数据进行分类存储和打包，再传输给信号发射模块向外发送。信息监测短节装置中的压力监测传感器装置、陀螺仪、应力应变片装置、CPU处理模块和信号发送模块之间进行传输的信号为电信号，而信号发送模块将从CPU处理模块传输过来的电信号转换为声波信号后再向外发送。各传感器装置工作时所用电能来源于隔水管与海上钻井平台相连接的电缆，输送信号采用电信号且能在隔水管内置线路中拥有很快的传送速度，能够迅速将所测信号向CPU处理模块传输。信号发送模块将电信号转换成声波信号后再向外发送，该类信号能在海水中传播较远的距离并保持较高的完整度，避免了采用电磁信号进行传输时出现的信号衰减失真和传输距离受到限制的问题。

由于采用上述装置，使得隔水管在水下不同深度的状态信息得到及时监测和了解，并以所传输数据为依据对隔水管状态进行调整，使调控得到有效响应并避免隔水管在海水作用下出现破坏性变形，提高隔水管抵御水下恶劣环境影响的能力。

附图说明

图1是本实用新型一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置结构示意图；

图2是图1中的A-A视图；

图3是图1中的B-B视图；

图中：1.下接头，2.主筒体，3.中心筒，4-1.应力应变片装置一，4-2.应力应变片装置二，5.内置线路，6.信号发送模块，7.CPU处理模块，8.压力监测传感器装置，9.电缆，10.针脚线路，11.陀螺仪，12.上接头，13.节流管线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置，主要由下接头1、主筒体2、中心筒3、应力应变片装置一4-1、应力应变片装置二4-2、内置线路5、信号发送模块6、CPU处理模块7、压力监测传感器装置8、电缆9、针脚线路10、陀螺仪11、上接头12和节流管线13组成。上接头12、下接头1、电缆9和节流管线13与隔水管本体实现有效连接，中心筒3主要用于保证信息监测短节装置中内部空间与主筒体2形成能保证有效密封的环形空间，防止各类传感器装置和内置线路5中的电缆线直接与海水相接触。压力监测传感器装置8和陀螺仪11分两层布置在主筒体2预先设计加工好的安装孔中，压力监测传感器装置8布置在主筒体2位于同一层的安装孔中，用以对该段隔水管周围不同深度的海水压力数据进行监测，如图2所示；陀螺仪11布置在同一层安装孔中，用于对该段隔水管在洋流等海洋环境作用下地理方位变化情况进行监测；中心筒3与主筒体2形成的密封环形空间中，位于主筒体内壁处设置有应力应变片装置一4-1和应力应变片装置一4-2，用于对隔水管在海水作用下自身的应力变形情况监测，如图3所示。各类传感器装置所用电能由通过针脚线路10的隔水管电缆9供应，隔水管中的电缆9与深水钻井平台上的主电站相连接。隔水管状态信息监测短节装置中的压力监测传感器装置8、陀螺仪11、应力应变片装置一4-1和应力应变片装置二4-2三类传感器装置将所测得的各类信息通过内置线路5传送到CPU处理模块7，由其对数据进行分类分时间段打包存储，数据处理完成后再传送到信号发送模块6，由其将接收到的电信号转换成声波信号后向外发送，在海水中声波信号的传输距离比电信号远且不易衰减，能保证信息内容具有较好的完整性和准确性。

本实用新型一种隔水管状态信息监测短节装置，结构简单，操作简便，能够及时全面的监测水下隔水管的状态信息，采用电信号-声波信号相互转换的信号传送方式，能增加信号在海水中的传输距离，同时保证隔水管状态信息传递的及时性和准确性，使隔水管在面对深水复杂环境时能及时有效地防止事故的发生，确保深水石油钻井过程的连续、安全、可靠。

Claims (2)

1.一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置，它主要由下接头(1)、主筒体(2)、中心筒(3)、应力应变片装置一(4-1)、应力应变片装置二(4-2)、内置线路(5)、信号发送模块(6)、CPU处理模块(7)、压力监测传感器装置(8)、电缆(9)、针脚线路(10)、陀螺仪(11)、上接头(12)和节流管线(13)组成，其特征在于：主筒体(2)和中心筒(3)形成各传感器安装的密闭空间，短节装置中设置有至少四个压力监测传感器装置(8)，至少四个陀螺仪(11)和至少四块应力应变片装置(4)。

2.如权利要求1所述的一种深水钻井隔水管状态信息监测短节装置，其特征在于：所述信息监测短节装置设置有一个CPU处理模块(7)和至少三个信号发送模块(6)，各传感器装置与CPU处理模块(7)之间通过外部电缆(9)和信息监测短节装置中的内置线路(5)进行连接。