[发明专利]用于张紧器系统的独立液体水平检测设备

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种在近海钻井采油阶段期间使用的立管张紧器系统，并且特别地，涉及一种独立液体水平检测装置，其用于监测张紧器系统的复合气体积蓄器中的液体水平。提出的检测装置和方法论可扩展到用于液体水平检测的任何其他的压力容器。

背景技术

立管在近海油气钻井采油中用于将钻井泥浆以及采油流体通过海底井口运送到也被称为张力腿平台(TLP)或SPAR的浮式采油平台。张紧器在平台处用于将张力施加于立管。在钻井或采油阶段期间，立管系统典型地保持张力，以避免钻井或采油层叠的结构不稳定性。典型的张紧器包括伸缩式活塞和气缸配置，其供应有来自储蓄器的气体压力。波浪和水流使活塞和气缸伸展和收缩。

在一种类型的张紧器设计中，活塞构件包括管筒，其滑动地接合气缸或其他管筒。每个管筒具有封闭端部和敞开端部，敞开端部彼此流体连通。管筒的内部用作用于接收气体压力的腔。可利用多个活塞。

腔内的流体为动态密封件提供润滑。因此，储蓄器内的液体水平对确保动态密封件的有效润滑而言是关键的。通过利用储蓄器内的液体水平信息，可测量气体体积。气体体积可用于为立管张紧器系统提供阻尼刚性。用于监测储蓄器内的液体水平的新颖技术是期望的。

发明内容

用于立管张紧器的独立液体水平传感器的系统、方法和装置的一个实施例具有柱形管筒和活塞杆，其伸缩地彼此接合。外储蓄器或容器安装在管筒外部，用于使气体量连通于管筒的一侧，并且使液压液体连通于管筒的相对侧。取决于活塞杆的冲程，储蓄器中的液体水平将波动。活塞杆响应于波浪和水流而移入和移出柱形管筒。外储蓄器可用作钻井立管张紧器(DRT)或采油立管张紧器(PRT)。

复合棒同轴地安装在外储蓄器内。复合棒的每个端部处的套管用于将棒固定在适当的位置。每个套管具有孔，其允许气体或液体流入或流出储蓄器，从而保持现状。复合棒嵌入有聚偏氟乙烯(PVDF)传感器阵列。PVDF传感器以期望的间隔布置在复合棒上，该PVDF传感器在液体与传感器接触时提供输出信号以指示储蓄器中的液体水平，从而允许液体水平的可靠监测。取决于气体或液体是否与传感器接触，PVDF传感器阵列产生不同的输出电压。

独立液体水平检测设备可有利地与现有立管张紧器系统一起使用，以精确地监测现有或第三方气体储蓄器中的液体水平，可提供张紧器反馈以使立管系统保持在恒定张力下，利用低成本压电传感器，并且可重新计算气体压力和体积。不要求储蓄器的附加设计变化。动态气体体积测量还便于检测储蓄器内的气体泄漏（如果存在）。

鉴于结合所附权利要求和附图进行的本发明的下列详细描述，本发明的前述和其他的目的和优点对本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

为了如下方式，以该方式获得并且可更详细地理解将变得显而易见的本发明的特征和优点，可参考在附图中示出的本发明的实施例来对以上简要地概括的本发明进行更详细的描述，该附图形成该说明书的部分。然而，将注意，附图仅示出本发明的一些实施例，并且因此不被认为限制本发明的范围，因为本发明可允许其他等效实施例。

图1是根据本发明构造的一种类型的张紧系统的透视图；

图2是根据本发明构造的一种类型的张紧系统的透视图；

图3是图1的活塞组件的透视图；

图4是根据本发明构造的图2的活塞组件的截面图；

图5是根据本发明构造的图4的活塞的储蓄罐中的复合棒的截面图；

图6是根据本发明构造的图5的复合棒上的传感器的平面图；

图7是根据本发明构造的用于安装在复合棒的顶端处的套管的截面图；

图8是根据本发明构造的用于安装在复合棒的底端处的套管的截面图；

图9是图7和图8的套管的透视图；

图10是根据本发明的方法的一个实施例的高层流程图。

图11是根据本发明构造的用于活塞组件的附加实施例。

具体实施方式

参考图1，描绘一种类型的立管张紧系统(“RTS”)10。RTS10可用于保持钻井立管或采油立管上的张力。示出活塞组件12，其在上端处连接于RTS10的框架11，并且在下端处连接于张紧器环13。在该实施例中，活塞组件12相对于立管以角度定向。参考图2，描绘另一种类型的RTS14。示出活塞组件16，其在上端处连接于DRT的框架17，并且在下端处连接于张紧器环(未示出)。在该实施例中，活塞组件16平行于立管定向。用于RTS10和RTS14方位二者的活塞组件12,16在它们的构件方面是相似的，并且在下面被进一步说明。