一種深水隔水管轉角監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及海洋工程和深水石油領域，特別是關于一種適用于長期服役的深水隔 水管轉角監測方法。
【背景技術】
[0002] 在海洋石油領域，隔水管是連接海底井口與海面作業平臺的咽喉要道，其底部柔 性接頭的轉角是鉆井作業的重要參數。洋流、平臺運動等導致隔水管偏移而產生與豎直方 向的夾角，即轉角。鉆井過程中，轉角必須控制在鉆井作業安全包絡線內，若其超過安全范 圍，則隔水管與內部鉆桿發生摩擦、碰撞，嚴重危及鉆井安全。因此實時監測隔水管底部轉 角數據，在隔水管結構狀態監控與評估、驗證設計理論和改進設計規范等方面有重要作用。 國外采用傾角測量方法監測隔水管轉角，而隔水管傾角數據的檢測主要由雙軸傾角傳感器 實現。根據數據傳輸和供電方式不同，目前工程上使用的隔水管傾角監測系統主要分為獨 立監測系統、實時監測系統和聲學監測系統三類。
[0003] 獨立監測系統由數據記錄儀和相應傳感器組成，數據記錄儀包括中心處理單元、 模/數轉換器、數據存儲器以及其他輔助元件，這些元件都封裝在堅固的不銹鋼外殼中。數 據記錄儀與所需傳感器集成使用，監測系統使用自帶電池組供電進行測量，數據存儲在存 儲器中，測量結束后從存儲器中下載數據到計算機進行分析。單機監測系統采用綁帶和卡 箍將其安裝到隔水管上，等隔水管回收后讀取數據或者采用水下機器人（ROV)取數據并更 換電池組，此方法成本低，但是無法實現實時監測。ROV安裝傳感器時，由于絞車、ROV和隔 水管三者的相對運動，給安裝操作也帶來不少難度。實時型監測系統，供電和數據傳輸都通 過電纜實現，傾角數據被實時傳輸到數據處理中心。線路布置會延長隔水管下入時間，并且 可能損傷，不適用于深水隔水管監測。與單機監測系統相比，實時監測系統的結構、安裝和 接口都十分復雜，不適用于深水隔水管的監測。聲學監測系統，利用水聲通信技術，完成傾 角數據的無線傳輸，但是目前的技術存在功耗大，生存周期短等問題。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種通過檢測隔水管在水平面內的傾角得到 隔水管轉角的深水隔水管轉角監測方法，此方法不僅能夠降低監測系統的功耗，而且能夠 提高隔水管傾角監測系統的生存周期。
[0005] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種深水隔水管轉角監測方法，其特 征在于包括以下內容：1)設置一包括轉角檢測系統、水聲信號接收裝置和數據監控中心的 隔水管傾角監測系統；轉角檢測系統包括控制器、雙軸傾角傳感器、DSP、信源編碼器、信道 編碼器、調制器、功率放大器、水聲發射換能器和電源；水聲接收裝置包括水聲接收換能器、 濾波器、功率放大器、解調器和解碼器；2)隔水管入水前，在隔水管的預定位置上安裝雙軸 傾角傳感器，隔水管抵達海底井口后，控制器發射信號控制雙軸傾角傳感器開始工作，雙軸 傾角傳感器測量隔水管與X軸和Y軸之間的夾角α和β，并將測量得到的α和β發送 到DSP，DSP根據預設公式計算得到隔水管的轉角信號γ，并將隔水管的轉角信號γ依次 在信源編碼器和信道編碼器中完成信源編碼和信道編碼，經過編碼后的信號進入信號調制 器進行調制，并將調制后的信號發送到功率放大器進行功率放大，功率放大器將功率放大 后的信號經水聲發射換能器將包含有隔水管轉角信息的電信號轉換為聲信號并進行發射， 聲信號經水聲信道進行傳播；其中，以隔水管底部撓性節點為原點，豎直向上為Z軸，X軸 和Y軸位于過原點并垂直于Z軸的平面內；3)將水聲信號接收裝置吊設在海面以下某個 位置，用于接收隔水管轉角信號，具體為：水聲接收換能器將從水聲信道接收的包含有隔水 管轉角信息的聲信號轉換為電信號發送到濾波器，濾波器用于濾除混雜在電信號中的干擾 噪聲，濾波后的電信號經功率放大器放大后依次發送到解調器和解碼器分別進行解調和解 碼得到隔水管轉角數據，并將其發送到數據監控中心；4)數據監控中心對接收的隔水管轉 角數據進行顯示和保存，平臺工作人員根據數據控中心顯示的隔水管轉角信息確定作業狀 ??τ O
[0006] 所述步驟2)中DSP根據預設公式計算得到隔水管的轉角信號γ，具體計算公式 為：
[0007]
【主權項】
1. 一種深水隔水管轉角監測方法，其特征在于包括以下內容： 1) 設置一包括轉角檢測系統、水聲信號接收裝置和數據監控中心的隔水管傾角監測系 統；轉角檢測系統包括控制器、雙軸傾角傳感器、DSP、信源編碼器、信道編碼器、調制器、功 率放大器、水聲發射換能器和電源；水聲接收裝置包括水聲接收換能器、濾波器、功率放大 器、解調器和解碼器； 2) 隔水管入水前，在隔水管的預定位置上安裝雙軸傾角傳感器，隔水管抵達海底井口 后，控制器發射信號控制雙軸傾角傳感器開始工作，雙軸傾角傳感器測量隔水管與X軸和Y 軸之間的夾角a和0，并將測量得到的a和0發送到DSP，DSP根據預設公式計算得到 隔水管的轉角信號y，并將隔水管的轉角信號y依次在信源編碼器和信道編碼器中完成 信源編碼和信道編碼，經過編碼后的信號進入信號調制器進行調制，并將調制后的信號發 送到功率放大器進行功率放大，功率放大器將功率放大后的信號經水聲發射換能器將包含 有隔水管轉角信息的電信號轉換為聲信號并進行發射，聲信號經水聲信道進行傳播；其中， 以隔水管底部撓性節點為原點，豎直向上為Z軸，X軸和Y軸位于過原點并垂直于Z軸的平 面內； 3) 將水聲信號接收裝置吊設在海面以下某個位置，用于接收隔水管轉角信號，具體為： 水聲接收換能器將從水聲信道接收的包含有隔水管轉角信息的聲信號轉換為電信號發送 到濾波器，濾波器用于濾除混雜在電信號中的干擾噪聲，濾波后的電信號經功率放大器放 大后依次發送到解調器和解碼器分別進行解調和解碼得到隔水管轉角數據，并將其發送到 數據監控中心； 4) 數據監控中心對接收的隔水管轉角數據進行顯示和保存，平臺工作人員根據數據控 中心顯示的隔水管轉角信息確定作業狀態。
2. 如權利要求1所述的一種深水隔水管轉角監測方法，其特征在于：所述步驟2)中 DSP根據預設公式計算得到隔水管的轉角信號丫，具體計算公式為：
【專利摘要】本發明涉及一種深水隔水管轉角監測方法，包括以下內容：1)設置一包括轉角檢測系統、水聲信號接收裝置和數據監控中心的隔水管傾角監測系統；2)隔水管入水前，在隔水管的預定位置上安裝雙軸傾角傳感器，隔水管抵達海底井口后，控制器控制雙軸傾角傳感器開始工作，雙軸傾角傳感器測量隔水管與X軸和Y軸之間的夾角α和β，并將測量得到的傾斜角度信號α和β發送到DSP，DSP根據預設公式計算得到隔水管的轉角信號γ，并將隔水管的轉角進行處理后經水聲信道進行傳播；3)將水聲信號接收裝置吊設在海面以下某個位置，用于接收隔水管轉角信號，并將其發送到數據監控中心；4)數據監控中心對接收的隔水管轉角數據進行顯示和保存，平臺工作人員可以根據數據控中心顯示的隔水管轉角信息確定作業狀態。
【IPC分類】G01C1-00
【公開號】CN104613927
【申請號】CN201510082374
【發明人】盛磊祥, 許亮斌, 王榮耀, 周建良, 李迅科, 鄧欣, 黎昵, 陳實, 王海燕, 申曉紅, 李保軍
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 湛江南海西部石油勘察設計有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月15日