[发明专利]一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法

说明书

本发明涉及一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其步骤：通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；根据相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；求取隔水管相对于钻井平台的倾角或隔水管顶部接头转角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，故隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；通过线缆传输方式，将两个部位倾角数据传输到控制台，对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向参数进行调整。本发明能减弱隔水管与内部钻杆等发生摩擦和碰撞，在台风工况下悬挂隔水管时预警隔水管与平台相对倾角过大造成隔水管顶部与分流器外壳等发生碰撞。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程和深水钻完井工程领域，特别是关于一种适用于常规作业状态下以及台风期间处于悬挂状态下的钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法。

背景技术

在海洋钻完井工程领域，隔水管是连接海底井口与海面作业平台的咽喉要道，其顶部挠性/铰接接头的转角和隔水管顶部倾角是钻井作业的重要参数。洋流、平台运动等导致隔水管偏移而产生与竖直方向的夹角，即倾角。钻井过程中，倾角必须控制在钻井作业安全包络线内，若其超过安全范围，则隔水管与平台发生摩擦、碰撞，严重危及钻井安全。因此，实时监测隔水管顶部倾角数据，在隔水管结构状态监控与评估、验证设计理论和改进设计规范等方面有重要作用。国外采用倾角测量方法监测隔水管转角，而隔水管倾角数据的检测主要由双轴倾角传感器实现。

深水钻井作业期间通过隔水管连接水下井口到浮式钻井平台，建立钻井液在井筒内的循环通道，当遭遇恶劣海况时，浮式钻井平台可能被迫发生偏移离开既定水下井口位置的正上方，当偏离过大时，水下井口可能发生因平台偏移造成的弯曲应力过大，导致水下井口结构的完整性遭到破坏，因此一旦遭遇恶劣海况，隔水管需要与水下井口解脱开来，这样就保证了井口的安全，上千米(具体长度视水深而定)的隔水管以自由状态悬挂在平台上。一般情况下解脱后的隔水管悬挂在隔水管悬挂卡盘上，由于悬挂隔水管在恶劣海况下会发生倾斜，因此在分流器外壳等部位容易发生碰撞，碰撞的冲击载荷可能造成分流器外罩或者隔水管其它部位的破坏。

发明内容

针对常规作业状态下以及台风期间处于悬挂状态下的深水隔水管倾角过大容易与平台发生碰撞的问题，本发明的目的是提供一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其能避免隔水管与内部钻杆等发生摩擦和碰撞，在悬挂隔水管防台风时避免隔水管与平台相对倾角过大，造成隔水管顶部与分流器外壳等发生碰撞。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种钻井隔水管顶部倾角及顶部接头转角的实时监测方法，其包括以下步骤：S1、通过预先安装的传感器实时测量其安装平面的倾角；S2、求取两个倾角传感器安装平面的相对倾角；S3、根据上述步骤的相对倾角求取两安装平面的法向量矢量夹角；S4、求取隔水管相对于钻井平台的倾角：由于隔水管和转换接头位于倾角传感器安装平面的法向量上，因此隔水管相对于钻井平台的倾角即为两安装平面法向量之间的矢量夹角；S5、通过线缆传输方式，将步骤S1得到的两个部位倾角数据传输到控制台，控制台依据步骤S2～S4对倾角数据进行处理，并根据相对倾角的大小对平台的航速、航向参数进行调整。

进一步，所述步骤S1中，传感器采用倾角传感器，分别测量传感器的安装平面X轴和Y轴相对于水平面的倾角数据。

进一步，所述倾角传感器设置有两个，第一倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x₁,y₁)，第二倾角传感器的安装平面相对于水平面的倾角为(x₂,y₂)。

进一步，所述第一、第二倾角传感器的安装方式与待测隔水管或转换接头都为垂直关系。

进一步，所述步骤S1中，第一、第二倾角传感器的安装方式分为两种状态：