[发明专利]一种智能海洋钻井隔水管单根

说明书

本发明涉及一种智能海洋钻井隔水管单根，其特征在于：它包含复合隔水管，法兰，信号传输系统，监测系统，能量回收利用系统，故障诊断系统；复合隔水管包括内管、设在内管外的铠装层、设在铠装层外的外管，铠装层由多条钢丝绳螺旋缠绕组成，并预留一条螺旋条，信号传输系统、监测系统以及能量回收利用系统均嵌入隔水管铠装层预留的螺旋空间，增加隔水管单根的“自身感知能力”；本发明结构简单，可靠性高，可自动实现隔水管的实时监测与故障诊断，有效保障隔水管单根的作业安全。

技术领域

本发明涉及一种隔水管单根，尤其是一种用于海上油气钻井领域的智能隔水管单根。

背景技术

海洋钻井隔水管是连接海底井口与海面平台的重要部件，工作中钻井隔水管收到波浪、海流、平台运动等载荷及运动的激励作用，发生复杂的随机运动，易发生隔水管失效事故，严重影响海洋油气勘探开发作业。为了提高隔水管安全性能，国内外学者开展了隔水管监测与检测研究，通过在隔水管外部布置传感器实时监测隔水管振动信息，通过回收隔水管至钻井平台上开展隔水管缺陷检测，但隔水管监测和检测过程中要布置传感器或回收隔水管，严重影响海洋钻井作业效率。为此，本文在传统的隔水管单根的基础上，通过结构创新设计将隔水管监测与检测等方法融入至隔水管单根中，增加隔水管单根的“自身感知能力”，设计出智能海洋钻井隔水管单根。智能海洋钻井隔水管单根可以实现自身的振动监测、能量回收再利用与故障诊断，同时又避免了传统隔水管监测和检测的低效问题，并有效保障隔水管单根的作业安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便并能有效解决监测、故障诊断问题的隔水管单根。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种智能海洋钻井隔水管单根，其特征在于：它包含复合隔水管，法兰，信号传输系统，监测系统，能量回收利用系统，故障诊断系统；

所述复合隔水管包括内管、设在内管外的铠装层、设在铠装层外的外管、螺旋盖；所述内管为碳钢材料；所述铠装层由多条钢丝绳螺旋缠绕组成，与所述内管外壁紧密贴合，所述铠装层与所述内管存在一定的高度差，所述铠装层预留一条螺旋条，所述螺旋盖覆盖在所述预留螺旋条处；所述外管为耐腐蚀合金材料，与所述铠装层外壁紧密贴合，所述外管上下两端各设有一个传输电缆接头盖，所述外管上端的所述传输电缆接头盖沿周向180°设有一个连接电缆接头盖；

所述法兰包括上法兰、下法兰，所述上法兰上端设有一环形凹槽，所述环形凹槽内部设有上圆形感应耦合器，所述上法兰下端设有一对接接头盖，所述对接接头盖与所述环形凹槽之间设有一通孔；所述下法兰下端设有一环形凸槽，所述环形凸槽内部设有下圆形感应耦合器，所述下法兰上端设有一对接接头盖，所述对接接头盖与所述环形凸槽设有一通孔；所述环形凹槽与所述环形凸槽配合，所述上圆形感应耦合器与下圆形感应耦合器对接放置；

所述信号传输系统包括电感线圈、对接电缆和传输电缆，所述电感线圈设置于所述上法兰环形凹槽与所述下法兰环形凸槽的圆形感应耦合器中，所述电感线圈设置对接接头，所述对接接头设置于所述上法兰下端与所述下法兰上端的对接接头盖中；所述传输电缆两端设有传输电缆接头，所述传输电缆接头设置于所述外管上端与所述外管下端的所述传输电缆接头盖中，所述传输电缆接头分别与所述环形凹槽和所述环形凸槽内的所述电感线圈的所述对接接头通过所述对接电缆连接；

所述监测系统包括传感器、传输电缆；所述监测系统的传感器设置在所述铠装层预留螺旋条中，沿着螺旋线均布若干个传感器，所述传感器通过所述传输电缆连接；

所述能量回收利用系统包括压电薄膜、电池、信号放大器、串联电缆，所述压电薄膜设置在所述铠装层预留螺旋条中，与所述传感器交替布置；所述电池与所述信号放大器均设置在所述铠装层预留螺旋条中，所述压电薄膜、电池、信号放大器依次通过所述串联电缆连接，所述串联电缆连接到所述传输电缆上；