[实用新型]一种深水隔水管转角监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋工程和深水石油等领域，特别是关于一种适用于长期服役的深水隔水管转角监测系统。

背景技术

在海洋石油领域，隔水管是连接海底井口与海面作业平台的咽喉要道，其底部柔性接头的转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，即转角。钻井过程中，转角必须控制在钻井作业安全包络线内，若其超过安全范围，则隔水管与内部钻杆发生摩擦、碰撞，严重危及钻井安全。因此实时监测隔水管底部转角数据，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。根据数据传输和供电方式不同，目前工程上使用的隔水管倾角监测系统主要分为独立监测系统、实时监测系统和声学监测系统三类。

独立监测系统由数据记录仪和相应传感器组成，数据记录仪包括中心处理单元、模/数转换器、数据存储器以及其他辅助元件，这些元件都封装在坚固的不锈钢外壳中。数据记录仪与所需传感器集成使用，监测系统使用自带电池组供电进行测量，数据存储在存储器中，测量结束后从存储器中下载数据到计算机进行分析。单机监测系统采用绑带和卡箍将其安装到隔水管上，等隔水管回收后读取数据或者采用水下机器人(ROV)取数据并更换电池组，此方法成本低，但是无法实现实时监测。ROV安装传感器时，由于绞车、ROV和隔水管三者的相对运动，给安装操作也带来不少难度。实时型监测系统，供电和数据传输都通过电缆实现，倾角数据被实时传输到数据处理中心。线路布置会延长隔水管下入时间，并且可能损伤，不适用于深水隔水管监测。与单机监测系统相比，实时监测系统的结构、安装和接口都十分复杂，不适用于深水隔水管的监测。声学监测系统，利用水声通信技术，完成倾角数据的无线传输，但是目前的技术存在功耗大，生存周期短等问题。

另外，现有的倾角监测系统还存在以下问题：1)水平测量问题：无论是单轴还是双轴，一般的倾角传感器只适用于检测对象的水平测量，无法直接测量检测对象的垂直监测；2)功耗大，倾角传感器的功耗一般在数百毫瓦甚至瓦级，在深水中的监测装置由电池供电，是能量受限装置。设备一经使用，电池便难以更换，因此用普通的倾角传感器难以满足低功耗的要求。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种低功耗的深水隔水管转角监测系统。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种深水隔水管转角监测系统，其特征在于：它包括一转角检测系统、一水声信号接收装置和一设置在海洋石油钻井平台的数据监控中心；所述转角检测系统包括控制器、双轴倾角传感器、DSP、信源编码器、信道编码器、调制器、功率放大器、水声发射换能器和电源，所述电源用于给各器件进行供电；所述控制器分别电连接所述传感器、DSP、信源编码器、信道编码器、调制器、功率放大器和水声发射换能器，所述双轴倾角传感器、DSP、信源编码器、信道编码器、调制器、功率放大器和水声发射换能器依次串联连接；所述水声接收装置包括水声接收换能器、滤波器、功率放大器、解调器和解码器；所述水声接收换能器、滤波器、功率放大器、解调器和解码器依次串联连接；其中，所述水声发射换能器和水声接收换能器通过水声信道进行通讯；所述数据监控中心对从所述水声接收换能器获取的数据进行显示和保存。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型通过双轴倾角传感器测量隔水管与X轴和Y轴之间的夹角，并通过DSP计算得到隔水管的转角信号，与传输两个轴倾角相比，本实用新型将X轴倾角和Y轴倾角转变为Z轴倾角，直接实现对检测对象的垂直监测。2、本实用新型只需要传输一个轴的数据，使数据量降低了50％。3、由于本实用新型的数据量降低，数据传输时间随之降低，同样的发射功率下，功耗降低，因此在电池能量不变的条件下，提高了监测系统的生存周期。综上所述，本实用新型具有高效、低功耗和寿命长的特点，可以广泛应用于深海环境的隔水管状态监测中。

附图说明

图1是本实用新型的转角检测方法原理示意图；

图2是本实用新型的隔水管倾角监测系统结构示意图；

图3是本实用新型的隔水管倾角监测系统安装示意图。

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。