[实用新型]基于水声的隔水管监测系统有效
申请号: | 200820091053.9 | 申请日: | 2008-10-08 |
公开(公告)号: | CN201292834Y | 公开(公告)日: | 2009-08-19 |
发明(设计)人: | 白勇;戴伟;周维星 | 申请(专利权)人: | 抚州市临川白勇海洋工程有限公司;佘运玖 |
主分类号: | E21B47/00 | 分类号: | E21B47/00 |
代理公司: | 哈尔滨市哈科专利事务所有限责任公司 | 代理人: | 刘 娅 |
地址: | 344100江*** | 国省代码: | 江西;36 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 水管 监测 系统 | ||
(一)技术领域
本实用新型涉及一种海洋钻井平台隔水管用的动态响应监测系统,具体涉及一种基于水声的隔水管监测系统。
(二)背景技术
隔水管是用来隔离钻井设备和海水的一种管道,它从海底井口装置一直延伸到钻井船,管与管之间是通过隔水管接头紧密连接的。在海洋深水钻井过程中,操作者是通过隔水管来完成钻井任务的。由于海洋工程逐步向深海发展,在钻井过程中,隔水管的涡激振动等带来的疲劳越来越突出。而由于海洋环境的复杂性和分析中的不确定因素的增多,这些现象在理论上并不能得到可靠的解。因此,有必要进行隔水管监测,以得到隔水管的真实响应。目前隔水管监测系统主要有两种:
1.自主监测
自主监测,这种监测方式是在沿隔水管深度方向布置独立的监测单元,各个单元独立的工作,测得的数据(加速度信号等)被存储在各自的存储器中。每个监测单元中含有独立的电池用以提供能量,此外还包括传感器(加速度计等),电路板,存储器。每个单元的外壳是圆柱型金属密闭容器。监测单元的布置可以是在隔水管安装前进行,也可以在已经安装好的隔水管上通过水下机器人(ROV)来布置。同样测得的数据可以在隔水管收回时取回单元,也可以用ROV来收回。自主监测的优点是监测单元的结构构造相对简单,造价相对较低,而且便于回收和检修。
2.实时监测
实时监测,这种监测方法与自主监测的主要区别是将传感器测得的数据通过电缆实时的传到平台甲板上,由于可以通过电缆对各个监测单元可以同时控制,因此测得的数据的同步性更好。此外,由于通过电缆可以为监测单元提供电能,这样就解决了电池的小容量的局限性的问题,可以进行大量数据的采集。实时监测为隔水管的作业提供参考,如在危险情况下,可采取适当措施进行缓解。当然,实时监测也有其不足之处,那就是在布置电缆时带来的困难。由于电缆的布置需要附加的费用和较贵的装备,因此给隔水管的施工带来的很大的复杂度。在已安装的隔水管上布置电缆的难度更大,这也是实时监测的缺点之一。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够适应深海海钻井环境,实现监测数据实时传输,安装方便并且造价低廉的基于水声的隔水管监测系统。
本实用新型的目的是这样实现的:该监测系统主要由硬件和软件两部分组成,其中硬件部分主要包括相互连接的监测单元、信号传输系统和信号处理系统,软件部分主要包括设置在硬件部分内的控制模块、水上部分的信号采集模块与分析系统模块,硬件部分通过水声进行隔水管监测信号的实时传输,软件部分进一步处理得到隔水管的应力位移。
本实用新型还有这样一些技术特征:
1、所述的监测单元包括分别布置在龙骨接头的上部和下部的监测单元K1和K2、监测涡激振动布置的监测单元R4、R5和R6、直接测量隔水管低端应力接头附近应变的监测单元R1-R3、用于隔水管的定位监测的监测单元L3与L2和安装在低端应力接头处的监测单元L1;
2、所述的监测单元包括设置在金属密封外壳内相互连接的电路板、电池、传感器、换能器和监测水介质的水听器,换能器电信号连接水听器和信号传输系统;
3、所述的信号传输系统连接信号处理系统,信号处理系统包括依次连接的信号采集放大仪、滤波模块、模数转换模块、并串转换接口、DSP调制解调器和显示单元;
4、所述的金属密封外壳上含有两组密封圈。
本实用新型提供了一种基于水声信号传输的深海隔水管监测系统。该监测系统主要由硬件和软件两部分组成,其中硬件部分主要包括监测单元,信号传输系统和信号处理系统。监测单元主要由金属密封外壳,电路板,电池,传感器,以及换能器等组成。其信号传输是使用换能器和水听器,通过海水这一介质进行信号传输的。信号处理系统主要指专门的电子计算机,以及信号采集放大仪器等。软件部分主要包括控制电路内部芯片的编程,水上部分的信号采集与分析系统。隔水管监测的内容包括:涡激振动(涡激振动)诱导的疲劳破坏监测、底部应力接头角度监测、隔水管定位监测和泥线以下套管的疲劳破坏监测。本实用新型的意义在于在现有隔水管监测系统的研究成果下,寻找一种可以实时传输测得数据、可靠性高、安装方便、费用相对低廉的隔水管监测系统,从而保障作业期间隔水管的安全性。
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