防止海洋立管涡激振动的智能控制装置的制作方法

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。

技术实现要素：
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。如图1～3所示，防止海洋立管涡激振动的智能控制装置，包括钻井平台1、立管2和工作管3，钻井平台1位于海平面上，立管2的上端与钻井平台1连接，下端与工作管3连接，立管2位于海洋洋流内，所述立管2沿其轴线方向布置有多个导流滑块4，导流滑块4的中心位置沿立管2的轴线方向开设有内孔5，导流滑块4通过内孔5套装在立管2上，内孔5与立管2的外壁之间还设置有驱动机构6，驱动机构6的控制端与钻井平台1上的控制器连接，所述驱动机构6的一侧固定在内孔5上，另一侧立管2的外壁接触配合，驱动机构6带动导流滑块4沿立管2的外壁上下移动，所述立管2的内壁上沿其轴线方向还布置有多个传感器组件7，传感器组件7的信号输出端与钻井平台1上的控制器的信号输入端连接。作为优选地，如图4所示，所述的导流滑块4上沿立管2的轴线方向还开设有线缆通道8，线缆通道8位于内孔5的一侧，且与内孔5内侧连通。作为优选地，如图5所示，每个传感器组件7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2内壁的同一圆周上。作为优选地，如图3所示，所述的驱动机构6有三个，且三个驱动机构6间隔均匀地固定在内孔5的同一圆周上。作为优选地，如图6所示，所述的驱动机构6包括车体9、支撑杆10、弹簧11和驱动轮13，车体9的一侧固定在内孔5上，另一侧的四角上分别固定有支撑杆10，支撑杆10的端部套装有套筒12，弹簧11套装在支撑杆10上，弹簧11的一端与车体9连接，另一端与套筒12连接，驱动轮13固定安装在套筒12上，车体9内还安装有驱动电机，驱动电机与驱动轮13传动连接，车体9与驱动轮13之间为伸缩式结构，驱动轮13始终预紧在立管2的外壁上，即使立管2稍有变形，使得导流滑块4的内孔5与立管2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6在导流滑块4的内孔5与立管2之间不打滑，运行可靠。本发明的工作过程如下：如图7所示，传感器组件7安装在立管2内，对立管2相应位置所受到的涡激力进行实时检测，并将数据信号传递给控制器，控制器对数据信号进行处理，并判断，同时控制驱动机构6工作，驱动导流滑块4沿立管2上下移动，并移至立管2受到涡激力较大的位置，从而导流滑块4对涡流进行干扰，抑制立管2的振动。由于海洋洋流的流动方向是变化多端的，导流滑块4可绕立管2旋转，以适应不同海洋洋流的流动方向。