[发明专利]一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统及方法，该系统包括隔水管应力应变监测系统、顶部柔性接头倾角监测系统、激光干涉监测系统、信息融合中心和平台控制中心；平台控制中心在平台附近有台风或其他危险情况时发送台风预警指令到各监测系统；信息隔水管应力应变监测系统对隔水管的应力应变参数进行实时测量；顶部柔性接头倾角监测系统对隔水管顶部饶性接头偏角参数进行实时测量；激光干涉监测系统对隔水管中心偏移量参数进行实时测量；信息融合中心将各实时测量值与参数预警值进行比较，当大于参数预警值时，发送预警信息到平台控制中心；平台控制中心对平台的速度及方向进行调整。本发明可以广泛应用于石油管道监测领域。

技术领域

本发明属于石油管道监测领域，涉及传感器测量、水下信号检测、水声信号无线传输等理论，特别是涉及一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统及方法。

背景技术

在钻井作业时，隔水管将钻井船(或浮式钻井平台)与海底井口连接在一起。在遭遇台风时，钻井船有时不能继续停留原位。如图1所示，如能提前精准预测台风路径，可以将隔水管自底部隔水管总成(LMRP)与井口防喷器(BOP)连接处断开并回收上甲板，然后使钻井船驶向安全区域。然而，在超深水海域，台风前将隔水管整体回收与台风后将其重新连接都将消耗数天的钻井时间。同时，回收或下放作业必须在较好的环境条件下进行。而常规避台模式下回收所有隔水管，驶离台风轨迹，面对深水、超深水和台风的避台准备时间不足。不适应超深水钻井作业需求。为了减少停工时间，并降低在恶劣环境下的操作风险，将隔水管悬挂在钻井船上并随之一起撤离是目前主要的研究方案。

但在软悬挂状态下进行平台撤离时，需要对悬挂的隔水管进行实时监测，以保证整个平台和隔水管的安全，然而目前国内还尚未出现类似技术，有待进一步研究。

发明内容

针对上述台风期间深水钻井软悬挂隔水管安全监测问题，本发明的目的是提供一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统及方法，能够解决台风等各类危险情况期间，隔水管处于软悬挂状态的实时监测及安全撤离。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种软悬挂状态下的隔水管安全监测系统，其包括隔水管应力应变监测系统、顶部柔性接头倾角监测系统、激光干涉监测系统、信息融合中心和平台控制中心；所述平台控制中心在钻井平台附近有台风或其他危险情况时发送台风预警指令到所述隔水管应力应变监测系统、顶部柔性接头倾角监测系统和激光干涉监测系统，令钻井平台进入预警模式；所述隔水管应力应变监测系统对隔水管的应力应变参数进行实时测量并发送到所述信息融合中心；所述顶部柔性接头倾角监测系统对隔水管顶部饶性接头偏角参数进行实时测量，并发送到所述信息融合中心；所述激光干涉监测系统对隔水管中心偏移量参数进行实时测量，并发送到所述信息融合中心；所述信息融合中心用于将接收到的各实时测量值与预设的参数预警值进行比较，当实时测量值大于参数预警值时，发送预警信息到所述平台控制中心；所述平台控制中心根据所述预警信息对钻井平台的速度及方向进行调整。

进一步的，所述隔水管应力应变监测系统包括光纤传感子系统和解调子系统；所述光纤传感子系统包括4个FBG应变传感器和1个FBG补偿传感器，各所述FBG应变传感器用于对隔水管的应变进行实时测量，所述FBG补偿传感器用于对隔水管四周的温度和水压进行实时测量；所述解调子系统包括控制电路、光源、解调模块和三端口环形器；所述光源的输出端与所述三端口环形器的1端口相连，所述三端口环形器的2端口通过光纤与所述光纤传感子系统中的各传感器相连，所述三端口环形器的3端口与所述解调模块的输入端相连，所述解调模块的输出端与所述控制电路相连。

进一步的，4个所述FBG应变传感器的敏感方向沿隔水管轴线方向，在隔水管的截面外圆周上间隔90度排布，所述FBG补偿传感器靠近4个所述FBG应变传感器布置。