一種可自身監測的海洋鑽井隔水管單根的製作方法

2023-12-09 19:36:01 3

本發明涉及一種隔水管單根，尤其是一種用於海上油氣鑽井領域的可自身監測的隔水管單根。

背景技術：

海洋鑽井隔水管是連接海底井口和鑽井平臺的重要部件，在複雜的海洋自然環境下，海洋鑽井隔水管出現波激振動和渦激振動現象，易導致隔水管系統發生破壞、疲勞斷裂等失效事故。為了深入揭示海洋鑽井隔水管系統動力學特性，預防隔水管失效事故的發生，需進行隔水管系統振動實時監測。目前，主要在隔水管外部安裝監測裝置，通過聲波將監測信息傳輸到鑽井平臺，此方案需要在每口油氣井的鑽井作業中進行監測裝置安裝與拆卸，嚴重影響作業效率，且在海水中採用聲波進行監測信號傳輸，信號傳輸精度有待提高。為此，設計了一種可自身監測的鑽井隔水管單根，鑽井隔水管內置監測傳感器，監測信號通過同軸電纜以及電感線圈傳輸至鑽井平臺上，可實現鑽井隔水管的自身監測及信號傳輸等功能，解決隔水管系統振動實時監測問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作簡便並能有效解決振動監測問題的隔水管單根。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種可自身監測的海洋鑽井隔水管單根，其特徵在於：它包含內管，外管，上法蘭，監測系統，信號傳輸系統；所述內管上端沿周向設有若干安裝凸塊，所述內管下端設置一法蘭，所述內管下端法蘭沿周向設置若干螺栓孔，所述法蘭端面開設一l型定位槽l型定位槽；所述內管下端法蘭上端面開設一下環形深槽；所述外管下部設有一定位凸塊，該定位凸塊與所述內管下端法蘭上的l型定位槽l型定位槽配合，實現夾式安裝；所述外管側面設有一控制室，所述控制室後方設有走線口，所述控制室設有一密封的端蓋，端蓋沿著周向設置若干螺栓孔；所述上法蘭沿周向設置若干螺栓孔；所述上法蘭開設一上環形深槽，所述上法蘭沿周向設有若干l型安裝槽l型安裝槽，所述內管上端安裝凸塊與所述上法蘭l型安裝槽l型安裝槽配合，實現夾式安裝；所述上法蘭對應外管安裝位置開設一環形凹槽，該環形凹槽與外管頂部配合，實現插入式安裝；所述監測系統包括傳感器以及信號處理模塊；所述監測系統的信號處理模塊設置在所述控制室內部；所述信號傳輸系統包括電感線圈、對接接頭、同軸電纜和電纜接頭，所述電感線圈設置於所述上環形深槽與所述下環形深槽中，所述電感線圈設置對接接頭；所述同軸電纜兩端設有電纜接頭，所述同軸電纜接頭分別與所述上環形深槽和所述下環形深槽內電感線圈的對接接頭連接。

其特徵在於，所述監測系統的傳感器採用應變片。

其特徵在於，所述內管下端法蘭與內管為一體式。

其特徵在於，所述外管側面控制室與所述外端蓋採用螺栓聯接、密封圈密封。

其特徵在於，所述上法蘭的上環形深槽與內管下端法蘭的下環形深槽內安裝的電感線圈，用絕緣填充材料進行密封和絕緣。

本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明將隔水管結構、監測系統、信號傳輸系統進行集成，組裝後形成一個可自身監測的隔水管單根，可直接用於海洋鑽井作業，並實時監測隔水管振動信息。2、隔水管單根之間通過非接觸式電感線圈傳輸信號，可避免隔水管單根之間對接和拆卸過程中對信號傳輸系統的損壞。3、隔水管單根設計成內外兩層結構，監測系統和信號傳輸系統處於內外管的密封空間，為監測系統和信息傳輸系統提供良好的工作環境。4、本發明內外管與法蘭採用夾式和插入式兩種方法進行定位與安裝，可實現隔水管單根的快速安裝與拆卸。5、本發明在外管設置控制室，便於信號處理模塊的維修與更換，無需對整個隔水管進行拆裝即可完成更換作業。

附圖說明

圖1為本發明的隔水管結構的剖面示意圖。

圖2為本發明的上法蘭示意圖。

圖3為本發明的內管下端法蘭示意圖。

圖4為本發明的控制室外端蓋示意圖。

圖5為本發明的傳感器布置示意圖。

圖中，1.上法蘭，2.內管，3.傳感器，4.外管，5.定位凸塊，6.內管下端法蘭，7.電纜接頭，8.同軸電纜，9.走線口，10.信號處理模塊，11.外端蓋，12.安裝凸塊，13.對接接頭，14.電感線圈，15.環形凹槽，16.上環形深槽，17.l型安裝槽，18.上法蘭螺栓孔，19.l型定位槽，20.下環形深槽，21.下法蘭螺栓孔，22.外端蓋螺栓孔。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明主要包括上法蘭1，內管2，傳感器3，外管4，定位凸塊5，內管下端法蘭6，電纜接頭7，同軸電纜8，走線口9，信號處理模塊10，外端蓋11，安裝凸塊12，對接接頭13，電感線圈14。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明的內管2與內管下端法蘭6設置為一體式，採用焊接的形式，內管下端法蘭沿周向設置若干下法蘭螺栓孔21，內管下端法蘭6沿周向設置若干個l型定位槽19，內管2上端安裝凸塊12設置若干，上法蘭1沿周向設置若干個l型安裝槽17，槽的數量與內管2的安裝凸塊12相對應。上法蘭1沿周向設置若干上法蘭螺栓孔18，上法蘭1的l型安裝槽17橫槽開設到上法蘭1下端面，上法蘭1的環形凹槽15深度與內管2和外管4之間的高度差相同，上法蘭1與外管4採用插入式安裝，l型安裝槽21和l型定位槽19的橫槽分別與安裝凸塊12和定位凸塊5之間採用密封墊密封。外管4下端定位凸快5設置若干，外管4的定位凸塊5與槽的數量相對應，外管4側面設有一控制室，控制室預留出導線走線口9，其內部設有信號處理模塊10，控制室設有密封的外端蓋11，便於信號處理模塊10的更換，外端蓋11沿周向設置若干外端蓋螺栓孔22，外端蓋11與控制室採用螺栓連接，中間添加密封圈進行密封。傳感器3貼在內管2的外壁上，將傳感器3、同軸電纜8、信號處理模塊10連接，同軸電纜8兩端設有電纜接頭7，電纜接頭7與對接接頭13進行對接，對接接頭13向其相鄰的感應線圈14傳輸數據，相連接的隔水管上下法蘭中的感應線圈14通過感應原理，產生交變磁場，使後者產生感應電流，實現數據傳輸。

如圖5所示，本發明在隔水管檢測的目標位置沿環向每隔90°布置一組應變片，每一組應變片分別沿著軸向設置一個、周向布置一個，把每一個同一方向的應變片的接頭通過導線連接起來，組成一個半橋電路，然後與信號處理模塊10相連。經過信號處理模塊10處理後的信號通過同軸電纜8傳輸，最終可得到測得的應力響應數據。

本發明裝配順序為：將傳感器3沿著周向和軸向方向每間隔90°布置在內管2外壁的目標位置，安裝同軸電纜8，同軸電纜8下端電纜接頭7與對接接頭13進行安裝，導線一端與傳感器3、同軸電纜8連接，將需要與信號處理模塊10連接的導線另一端置於對應走線口9位置；將外管4下端的定位凸塊5對應著內管下端法蘭6的定位l型19槽豎槽下放安裝，到達底部後旋轉安裝，定位凸塊5與l型定位槽19的橫槽之間採用密封墊密封，將導線通過走線口9收至控制室內，將對應的導線與信號處理模塊10相連，形成一個完整的通路；安裝控制室外端蓋11，控制室與端蓋之間添加密封圈，並採用螺栓連接；將同軸電纜8上端電纜接頭7與對接接頭13進行安裝，然後安裝上法蘭1，對應內管2的安裝凸塊12與l型安裝槽17豎槽的位置進行下放，到達底部後旋轉安裝，安裝凸塊12與l型安裝槽17的橫槽之間採用密封墊密封；與普通隔水管安裝一樣，將安裝好的可自身監測的海洋鑽井隔水管單根，通過法蘭螺栓接連安裝即可。