[发明专利]一种无线遥控式的深水钻井隔水管多点力学同步监测方法

说明书

本发明提供了一种无线遥控式的深水钻井隔水管多点力学同步监测方法，水上中控分系统进入待机状态，水下监测分系统各个力学同步监测设备由水下监测测点中控模块控制进入休眠状态；同步监测状态通过平台中控管理模块配置无线遥控的模式及目标测点，确认生成遥控密钥指令字，送至声学通信模块进行发送，数据回传状态向水下分系统各测点发送传输密钥，解析后将监测信息回传至声学通信模块，再送至平台中控管理模块。本发明利用无线通信系统将遥控能力设计并应用于隔水管多点力学同步监测，满足平台中控监测工作人员根据实际需求定制任意一次或多次定制化监测，能够极大的便捷平台完整性科学管理与评估，提升深水平台隔水管疲劳监测的效率与效能。

技术领域

本发明涉及海洋工程和深水石油领域，尤其是一种适用于长期服役的深水隔水管疲劳监测方法。

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，是深水油气勘探开发的重要武器，同样也是深水油气开发技术上要求最高、最具挑战性的部分。近年来，在很多地区发生一系列隔水管疲劳失效事故，这不仅体现了深水油气勘探开发的高风险，更充分说明了隔水管疲劳监测的必要性和重要性。隔水管在波浪、洋流和内部载荷作用下的复杂动静态响应是隔水管失效的重要原因，特别是涡激振动产生的交变应力载荷是隔水管失效的主要原因。隔水管涡激振动监测是分析隔水管稳定性、评估其疲劳寿命的前提和基础，是降低失效风险、预防事故发生、确保安全服役的最佳选择。

对于其监测方式目前主要包括离线监测、联机监测和无线遥感监测，其中无线遥感模式操作简单、准实时，相比离线监测和联机监测而言，可以让隔水管完整性监测更加灵活。尤其是在深水环境下，随着隔水管长度增加，动态响应更剧烈，面临更危险的疲劳损伤威胁，这对实时监测的需求更加显著，而水愈深ROV操作愈发难以实施，联机监测的安装成本激增又制约着平台作业的效率。我国第一套自主知识产权的深水隔水管监测系统采用了水声传输模式，是通过时分协议将监测信息顺序分时回传平台监测中心在线分析，具有低成本、准实时等优点。但是，当监测测点数量增多时，一次完整的监测数据回传就需要较长的时间周期。此外，考虑在应用中监测管理者对不同测点位置、不同监测参数等监测信息关注度的差异性，如分析某一时刻某一特殊位置振对、力学响应或是恶劣天气如台风对海上作业影响分析等等，现有监测方式就缺少了灵活性与便捷性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种无线遥控式的深水钻井隔水管多点力学同步监测方法。监测系统包括水下监测分系统和水面遥控处理分系统两部分。水下监测分系统包括多个独立的力学同步监测设备，每一个监测设备包括由4个模块构成，分别为：声学通信模块，水下监测测点中控模块，水下供电模块，振动、应力等力学传感模块。水面遥控处理分系统包括声学通信模块，传输电缆，平台中控管理模块三部分构成。系统可实现对水下任意测点处隔水管力学状态的定制监测，为平台更好的隔水管监测管理和评估分析提供技术支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的具体步骤是：

第一步：构建无线遥控的隔水管多点力学同步监测系统；

第二步：设计遥控同步采集与传输协议，包括水下监测分系统各监测测点采集各指令码，并将各指令码预设至各水下监测测点中控模块；

第三步：根据石油平台实际作业情况，布设水上中控分系统及水下监测分系统各测点，完成隔水管监测系统平台多测点离线与在线安装布放，水下监测分系统各测点的中控模块将监测模式初始化为上电休眠状态；

第四步：水上中控分系统的平台中控管理模块进入操作等待状态；

第五步：平台中控监测工作人员通过监测系统平台中控管理模块设定一次或多次同步采集的相关参数；

第六步：水下监测系统平台中控管理模块根据设定的根据同步采集的相关参数及第二步遥控同步采集与传输协议，生成同步采集指令字，通过无线通信系统分别发送至水下监测分系统的各测点的中控模块；