CN208982038U - 一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，其特征在于，该安装装置包括卡箍、第一外壳、第二外壳和信号发射端子；若干卡箍用于将第一外壳、第二外壳和供电电池与海洋钻井隔水管外壁卡设固定；第一外壳用于放置气侵监测装置和水声通讯装置，每一第二外壳均用于放置备用气侵监测装置；第一外壳与每一第二外壳内侧均开设有开口，第一外壳与每一第二外壳外侧均连接有开盖，每一开盖内侧均固定连接弹簧一端，每一弹簧另一端均固定连接压板；第一外壳上设置有信号发射端子；第一外壳内的气侵监测装置分别与每一第二外壳内备用气侵监测装置连接；第一外壳与每一第二外壳上均设置有接口，本实用新型可广泛用于深水钻井井控安全技术领域中。

Description

一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置

技术领域

本实用新型是关于一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，属于深水钻井井控安全技术领域。

背景技术

自墨西哥湾深水钻井井喷漏油事故后，深水钻井井控安全重要性的评估越发受到人们关注。研究分析表明，在水深为1000m时，如果在隔水管中下部能够有效检测到侵入井筒的地层气体，及时采取井控措施，一般情况下是可以将井喷控制住的。因此，在隔水管中下部采用相应装置直接监测溢流，当地层气体进入隔水管且还未到达钻井平台时，能够及时发现溢流，减少深水钻井井喷事故及井喷爆炸事故，为深水钻井气侵溢流检测提供了一种新方法，尤其适合非钻进期间气侵溢流的监测。超声波多普勒气侵监测方法是利用超声波的多普勒效应对隔水管内部的流动状态进行测量，通过实验研究得出的超声波时差和超声波多普勒，均可实现对管道中清水受到气侵情况的管外检测。当超声波多普勒气侵监测装置采用同向发射接收安装方式下，随着含气率的增加，超声波多普勒气侵监测装置采集的多普勒信号的电压值呈现单调减小趋势，不同密度下呈现出相似的规律，均可实现含气率大于1％的识别。多普勒信号概率密度分布可明显区分井筒试验段内含气或不含气，因此，超声波多普勒气侵监测装置的同向发射接收安装方式适合水基钻井液气侵监测。同时，油基钻井液气侵模拟实验的结果表明，采用同向发射接收安装方式的超声波多普勒气侵监测装置采集的多普勒信号对含气率敏感，随着含气率的下降，多普勒信号的电压值呈下降趋势，可对含气率大于1％的情况进行识别，因此，超声波多普勒气侵监测方法可以作为油基钻井液气侵早期预警的检测方法。

现有技术包括一种隔水管外气侵监测装置，该监测装置是基于超声波多普勒气侵监测方法含气率监测原理，通过测量超声波发射频率以及由流体中的微小颗粒产生的反射声波频率之间的频率差得到流体中固体颗粒或微小气泡的运动速度。由于气液两相流中超声波多普勒频移量与单相液体中不同，虽然主流流速相同，但是在气液两相流中存在大量的气泡，超声波在经过气液界面时出现频率变化，这也体现在气液两相流中的声波波速发生变化。通过在实验研究中引入声楔结构，测量值与流体真实流速之间的偏差仅由频移的偏差量决定。通过引入修正系数，可以得到真实流速与测量流速和频移量之间的关系。当隔水管内出现气侵时，尤其是早期小含气的情况下，超声波多普勒频移量会出现突变，测量速度大幅降低。因此，可以看出在隔水管外部加装气侵监测装置可以检测出井筒或者隔水管内部出现的早期气侵，并具有很高的敏感度。

现有技术还包括一种超声波多普勒气侵监测装置，主要包括安装在平台上的主机以及安装在隔水管上的两个气侵监测装置，两气侵监测装置之间以及气侵监测装置和主机之间由耐腐蚀的铠装电缆连接，电缆经由月池沿隔水管延伸至气侵监测装置，铠装电缆为7芯电缆，提供气侵监测装置的电源和信号传输。然而，气侵监测装置的安装作业是在隔水管下入过程中进行的，占用隔水管下入时间，且该安装作业为高空作业，存在作业人员的人身安全问题，在安装过程中需要顺导和铺装提供电源和信号传输的铠装电缆，需要作业人员和作业时间。其次，该安装作业会对深水钻井现场的其他作业造成干扰，也影响隔水管的下放作业，不能充分满足深水现场作业要求。同时，该安装作业还需要在下放隔水管过程中在隔水管上完成气侵监测装置的卡箍安装，需要控制卡箍紧固度，过松或过紧均会影响气侵监测效果，甚至出现无法实现对井筒气侵进行探测的情况，导致安装失败。因为深水钻井作业进度的要求，在后续作业过程中一般不会中途起出隔水管，因此，一旦气侵监测装置安装失败，整口井后续作业过程中没有重新安装隔水管气侵监测装置的机会。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够提高安装效率与成功率且能够降低作业时间和成本的深水隔水管外气侵监测装置的安装装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，其特征在于，该安装装置包括卡箍、第一外壳、第二外壳和信号发射端子；平行间隔设置的若干所述卡箍用于将所述第一外壳、一个以上的所述第二外壳和供电电池与海洋钻井隔水管的外壁卡设固定；所述第一外壳用于放置气侵监测装置和水声通讯装置，每一所述第二外壳均用于放置备用的气侵监测装置；所述第一外壳与每一所述第二外壳内侧均开设有使得所述气侵监测装置的探测金属面与所述海洋钻井隔水管的外壁直接接触的开口，所述第一外壳与每一所述第二外壳外侧均连接有开盖，每一所述开盖内侧均固定连接弹簧的一端，每一所述弹簧的另一端均固定连接用于接触所述气侵监测装置的压板；所述第一外壳上设置有用于使得所述水声通讯装置进行信号传输的所述信号发射端子；所述第一外壳内的气侵监测装置分别与每一所述第二外壳内的备用气侵监测装置连接；所述第一外壳与每一所述第二外壳上均设置有用于连接对应所述供电电池并为各用电部件供电的接口。

优选地，所述第一外壳与每一所述第二外壳的顶部和底部均分别设置有用于连接所述卡箍的螺钉。

优选地，所述卡箍采用卡瓣式卡箍或柔性扎带式卡箍。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型将原有的以有线方式进行探测信号传输的海洋钻井隔水管外井筒气侵监测装置改进为无线传输方式，可以避免安装气侵监测装置过程中的线缆铺装作业，同时，外壳与卡箍可以在隔水管位于甲板放置区时进行预安装，待隔水管下放入水前，再将气侵监测装置和水声通讯装置放置于预安装的外壳内，从而提高气侵监测装置的安装效率，缩短安装作业时间，降低深水作业成本。2、现有的超声波多普勒气侵监测装置在进行海试时，由于考虑深水水下环境因素，为避免下水后装置松脱，在安装气侵监测装置过程中，加强了对卡箍的紧固，导致气侵监测装置的探测金属面与隔水管外壁贴合力过大，影响多普勒探测信号的质量，本实用新型通过设置在外壳一侧的开盖上的弹簧的压板，在空间一定下，弹簧受压缩后的回弹力保持一定，从而实现放置于外壳内的气侵监测装置的探测金属面与隔水管外壁的贴合力保持一定，能够有效降低安装过程中因贴合力过大而导致安装失败的风险，深水作业一次安装的成功率至关重要，关乎整口井后续作业的效率与安全，本实用新型有利于避免将安装失败的气侵监测装置跟随隔水管下入深水水底，在后续作业过程中又无法重新安装的尴尬与困境，可以广泛应用于深水钻井井控安全技术领域中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的左视图。

具体实施方式

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，本实用新型提供的深水隔水管外气侵监测装置的安装装置包括卡箍1、第一外壳2、第二外壳3、弹簧4、信号发射端子5、铠装线缆6和接口。

海洋钻井隔水管7的外壁间隔卡设固定有三个卡箍1，位于上部和中部的卡箍1卡设固定第一外壳2和第二外壳3，位于中部和下部的卡箍1卡设固定第一供电电池8和第二供电电池9，第一外壳2用于放置气侵监测装置和水声通讯装置，第二外壳3用于放置备用的气侵监测装置，气侵监测装置用于对海洋钻井隔水管7进行气侵监测得到的电信号，水声通讯装置用于对电信号进行处理得到水声通讯信号。第一外壳2和第二外壳3内侧均开设有开口，用于使得气侵监测装置的探测金属面与海洋钻井隔水管7的外壁直接接触，第一外壳2和第二外壳3外侧均连接有开盖10，每一开盖10内侧均固定连接一弹簧4的一端，每一弹簧4的另一端均固定连接一压板，用于接触气侵监测装置。第一外壳2顶部设置有信号发射端子5和铠装线缆6，信号发射端子5用于将水声通讯装置的水声通讯信号发送至水面设备以及接收水面设备发送的通讯信号。铠装线缆6的一端连接第一外壳2内的气侵监测装置，铠装线缆6的另一端穿出第一外壳2连接第二外壳3内的备用气侵监测装置。第一外壳2和第二外壳3上均设置有接口，用于连接对应第一供电电池8和第二供电电池9并为对应气侵监测装置和水声通讯装置供电，保证水下工作的运行。

在一个优选的实施例中，卡箍1的尺寸可以根据海洋钻井隔水管7的外形尺寸设定，卡箍1可以采用卡瓣式卡箍或柔性扎带式卡箍，柔性扎带式卡箍的通用性较刚性卡瓣式卡箍高，可安装于不同外径的海洋钻井隔水管7上。

在一个优选的实施例中，第一外壳2和第二外壳3的尺寸以及弹簧4的刚度系数可以根据气侵监测装置与海洋钻井隔水管7外壁的贴合力设定。

在一个优选的实施例中，第一外壳2和第二外壳3的顶部和底部均可以通过螺钉11固定连接对应位于上部和中部的卡箍1。

下面通过具体实施例详细说明本实用新型深水隔水管外气侵监测装置的使用过程：

首先，通过实验确定一个合适的气侵监测装置与海洋钻井隔水管7外壁的贴合力，并根据该贴合力设定第一外壳2和第二外壳3的尺寸以及弹簧4的刚度系数，进而选择第一外壳2、第二外壳3和弹簧4。其次，当海洋钻井隔水管7位于甲板放置区时，在海洋钻井隔水管7外壁间隔卡设固定三个卡箍1，通过三个卡箍1将第一外壳2、第二外壳3、第一供电电池8和第二供电电池9固定设置在海洋钻井隔水管7外壁，待海洋钻井隔水管7下放入水前，将一气侵监测装置和水声通讯装置置入第一外壳2，并将一备用的气侵监测装置置入第二外壳3内，将信号发射端子5连接第一外壳2内的水声通讯装置并设置在第一外壳2顶部，将铠装线缆6的一端连接第一外壳2内的气侵监测装置，铠装线缆6的另一端穿出第一外壳2连接第二外壳3内的备用气侵监测装置，再将每一弹簧4的一端均固定连接对应开盖10内侧，关闭每一开盖10，与开盖10连接的弹簧4随着开盖10的关闭而受到压缩，产生保证气侵监测装置与海洋钻井隔水管7外壁的贴合力的回弹力。然后，将第一供电电池8和第二供电电池9与对应第一外壳2和第二外壳3的接口连接，为气侵监测装置和水声通讯装置供电。最后，将安装完成的隔水管外气侵监测装置跟随海洋钻井隔水管7下入深水水底，气侵监测装置对井筒进行气侵非接触式多普勒探测得到电信号，通过水声通讯装置处理得到水声通讯信号后，经信号发射端子5发送至水面设备进行后续作业。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，其特征在于，该安装装置包括卡箍、第一外壳、第二外壳和信号发射端子；

平行间隔设置的若干所述卡箍用于将所述第一外壳、一个以上的所述第二外壳和供电电池与海洋钻井隔水管的外壁卡设固定；

所述第一外壳用于放置气侵监测装置和水声通讯装置，每一所述第二外壳均用于放置备用的气侵监测装置；所述第一外壳与每一所述第二外壳内侧均开设有使得所述气侵监测装置的探测金属面与所述海洋钻井隔水管的外壁直接接触的开口，所述第一外壳与每一所述第二外壳外侧均连接有开盖，每一所述开盖内侧均固定连接弹簧的一端，每一所述弹簧的另一端均固定连接用于接触所述气侵监测装置的压板；所述第一外壳上设置有用于使得所述水声通讯装置进行信号传输的所述信号发射端子；所述第一外壳内的气侵监测装置分别与每一所述第二外壳内的备用气侵监测装置连接；所述第一外壳与每一所述第二外壳上均设置有用于连接对应所述供电电池并为各用电部件供电的接口。

2.如权利要求1所述的一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，其特征在于，所述第一外壳与每一所述第二外壳的顶部和底部均分别设置有用于连接所述卡箍的螺钉。

3.如权利要求1至2任一项所述的一种深水隔水管外气侵监测装置的安装装置，其特征在于，所述卡箍采用卡瓣式卡箍或柔性扎带式卡箍。