[发明专利]一种深海钻井隔水管状态监测系统及其工作方法

权利要求书

1.一种安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：它包括海底基站（1），信息采集短节（3），隔水管本体（4），信号收集器（5），信息收集处理和控制中心（7）和海底电缆（8）；隔水管本体（4）的底部与水下防喷器组（2）相连接，顶部与海上钻井平台（6）相连接，在邻近水下防喷器组（2）和海上钻井平台（6）的隔水管两端位置以及隔水管系统中部位置间隔一定距离上安装有一定数量的信息采集短节（3），便于对隔水管的状态信息进行及时监测；在距水下井口一定距离上设置有至少三个海底基站（1），在海上钻井平台（6）船底处设置有一定数量的信号收集器（5），用于对信息采集短节（3）发送的数据进行接收和传输；在海上钻井平台（6）上设置有信息收集处理和控制中心（7），用于对收集到的水下隔水管状态信息进行处理。

2.如权利要求1所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述信息采集短节（3）设置有至少四个压力监测传感器装置（3-1g）和至少两个温度监测传感器装置（3-1m），同时还设置有至少四个电子罗盘（3-1j）和至少四块应力应变片装置（3-1d），用于对隔水管的状态进行监测。

3.如权利要求1所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述信息采集短节（3）设置有一个CPU处理模块（3-1f）和至少三个信号发送模块（3-1e），用于对隔水管的状态信息进行处理和发送。

4.如权利要求1或2或3所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述压力监测传感器装置（3-1g）主要用于监测该段隔水管附近所处海洋不同水深处的水压值，并将该值输送到CPU处理模块（3-1f）；所述的温度监测传感器装置（3-1m）主要用于监测该段隔水管周围海洋的水温值，并将该值输送到CPU处理模块（3-1f）；所述的的电子罗盘（3-1j）主要用于测量该段隔水管在海水作用下的地理方位值，并将该值输送到CPU处理模块（3-1f）；所述的应力应变片装置（3-1d）主要对隔水管在海水作用下隔水管本体（4）的变形情况进行测量，并将该变形量输送到CPU处理模块（3-1f）。

5.如权利要求1或2或3所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述的各传感器装置与CPU处理模块（3-1f）之间通过外部电缆（3-1h）和信息采集短节（3）中的内置线路（3-1n）进行连接。

6.如权利要求1或3所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述CPU处理模块（3-1f）对各传感器装置的数据进行分类打包存储，通过信号发送模块（3-1e）向海底基站（1）和信号收集器（5）进行发送，在信息发送传递过程中，信号发送模块（3-1e）发送的信号为声波信号。

7.如权利要求1或3所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述海底基站（1）接收到信息采集短节（3）中信号发送模块（3-1e）发送的信号后通过海底电缆（8）向海上钻井平台（6）进行传输。

8.如权利要求1所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述信息收集处理和控制中心（7）对从海上基站（1）和信息收集器（5）传送的数据信息进行综合处理并加以分析，根据分析结果发出对隔水管状态进行调整的命令措施。

9.如权利要求1或7所述的安装有信息采集短节的隔水管，其特征在于：所述的海底基站（1）相对隔水管本体（4）按一定地理方位角度分布在海底，同时将从信号发射模块（3-1e）接收到的声波信号转为电信号后再向海上钻井平台（6）进行传送。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的安装有信息采集短节的隔水管的工作方法，其特征在于：在进行海洋石油勘探开发过程中，处于深海海面以下的隔水管遇到较大洋流作用时，需要依据各类传感器所采集的状态数据对隔水管采取措施进行及时调整，其工作方法如下：

101.信息采集短节（3）中压力监测传感器装置（3-1g）对该段隔水管附近所处海洋不同水深处的水压值进行测量；温度监测传感器装置（3-1m）对该段隔水管周围海洋的水温值进行测量；电子罗盘（3-1j）对该段隔水管的地理方位值测量；应力应变片装置（3-1d）对隔水管在海水作用下的变形情况进行测量；

102.将信息采集短节（3）中各传感器装置所测量的数据通过针脚线路（3-1i）中的内置线路（3-1n）以电信号形式输送到CPU处理模块（3-1f），由其对所得数据进行分类存储和打包，再传送到信号发射模块（3-1e）；

103.信号发送模块（3-1e）将CPU处理模块（3-1f）传送来的电信号转换成声波信号，该信号的发送方向分为两类：一类距离海面较近的隔水管段状态信息朝海上钻井平台（6）船底处设置的信号收集器（5）发送；另一类距离海面较远的隔水管段状态信息朝海底基站（1）发送；

104.拥有海底地理定位功能的海底基站（1）将接收的声波信号转换为电信号并通过与隔水管相联系的海底电缆（8）向海上钻井平台（6）传送，由于海底基站的地理方位固定不变，以此作为基准能保证处于不断变化中的隔水管方位信息得到准确测定；

105.海上钻井平台（6）船底处设置的信号收集器（5）接收到距离海面较近的隔水管段状态声波信息，将其转换为电信号后直接传送到信息收集处理和控制中心（7）；

106.海上钻井平台（6）上设置的信息收集处理和控制中心（7）将从海底基站（1）和船底信号收集器（5）传送的信号进行综合分析后得到整个隔水管系统的状态信息，并及时采取措施对隔水管状态进行调整，以应对深海水下洋流等因素对隔水管的影响。