[发明专利]防止海洋立管涡激振动的智能控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋石油开采技术领域，特别是防止海洋立管涡激振动的智能控制装置。

背景技术

深水油气开采不可避免的承受复杂多变的海洋波流水动力环境，暴露在深水中的海洋隔水管具有较大的长细比，作为连接井口和上部海洋平台的关键通道，其服役的可靠性对于海洋油气钻采的安全运行具有十分重要的意义。处于波流环境下的隔水管安全服役的最大宿敌就是涡激振动，尤其是海水绕流形成的漩涡脱落频率与海洋隔水管固有频率相近引发的共振，更是加速了海洋隔水管的疲劳破坏。一旦隔水管失效，不仅会造成巨大的经济损失，还会对局部海洋环境造成灾难性的破坏。

现有的涡激振动抑制装置分为主动抑制和被动抑制两种，其中，被动抑制装置主要有螺旋列板、分离盘、整流罩、绕流飘带、附属圆柱等，尽管被动抑制装置可以达到较好的涡激振动抑制效果，但大多不能应对任意方向来流，适用范围局限。而主动抑制装置需要人为控制，而且其与立管在轴线方向的相对位置不可调，致使在立管的某个部位受到较大涡激力时，无法最大限度的抑制涡激振动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种防止海洋立管涡激振动的智能控制装置，导流滑块可根据立管在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应调节，由驱动结构件导流滑块移动到涡激力较大的部位，以实现对涡激的抑制。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：防止海洋立管涡激振动的智能控制装置，包括钻井平台、立管和工作管，钻井平台位于海平面上，立管的上端与钻井平台连接，下端与工作管连接，立管位于海洋洋流内，所述立管沿其轴线方向布置有多个导流滑块，导流滑块的中心位置沿立管的轴线方向开设有内孔，导流滑块通过内孔套装在立管上，内孔与立管的外壁之间还设置有驱动机构，驱动机构的控制端与钻井平台上的控制器连接，所述驱动机构的一侧固定在内孔上，另一侧立管的外壁接触配合，驱动机构带动导流滑块沿立管的外壁上下移动，所述立管的内壁上沿其轴线方向还布置有多个传感器组件，传感器组件的信号输出端与钻井平台上的控制器的信号输入端连接。

作为进一步改进，所述的导流滑块上沿立管的轴线方向还开设有线缆通道，线缆通道位于内孔的一侧，且与内孔内侧连通。

作为进一步改进，每个传感器组件由三个传感器单元组成，且三个传感器单元间隔均匀地安装在立管内壁的同一圆周上。

作为进一步改进，所述的驱动机构有三个，且三个驱动机构间隔均匀地固定在内孔的同一圆周上。

作为进一步改进，所述的驱动机构包括车体、支撑杆、弹簧和驱动轮，车体的一侧固定在内孔上，另一侧的四角上分别固定有支撑杆，支撑杆的端部套装有套筒，弹簧套装在支撑杆上，弹簧的一端与车体连接，另一端与套筒连接，驱动轮固定安装在套筒上，车体内还安装有驱动电机，驱动电机与驱动轮传动连接。

本发明具有以下优点：

1、导流滑块作用部位可根据立管在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应调节，由驱动结构件导流滑块移动到涡激力较大的部位，以实现最大程度地对涡激的抑制，从而延长立管的使用寿命。

2、导流滑块可绕立管旋转，以适应不同海洋洋流的流动方向对立管造成的振动，而且导流滑块的旋转是由海洋洋流的流动方向控制，不需要人为控制，可降低能耗成本，而且响应速度也非常快。

3、驱动机构中的车体与驱动轮之间为伸缩式结构，驱动轮始终预紧在立管的外壁上，即使立管稍有变形，使得导流滑块的内孔与立管之间的距离产生变化，该伸缩结构也能及时进行补偿，使得驱动机构在导流滑块的内孔与立管之间不打滑，运行可靠。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为立管和导流滑块的装配结构示意图；

图3 为导流滑块沿水平方向的剖视结构示意图；

图4 为导流滑块沿竖直方向的剖视结构示意图；

图5 为立管内传感器组件的安装结构示意图；

图6 为驱动机构的结构示意图；

图7 为本发明的控制原理图；

图中：1-钻井平台，2-立管，3-工作管，4-导流滑块，5-内孔，6-驱动机构，7-传感器组件，8-线缆通道，9-车体，10-支撑杆，11-弹簧，12-套筒，13-驱动轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。