一种可自身监测的海洋钻井隔水管单根的制作方法

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可自身监测的隔水管单根。

背景技术：

海洋钻井隔水管是连接海底井口和钻井平台的重要部件，在复杂的海洋自然环境下，海洋钻井隔水管出现波激振动和涡激振动现象，易导致隔水管系统发生破坏、疲劳断裂等失效事故。为了深入揭示海洋钻井隔水管系统动力学特性，预防隔水管失效事故的发生，需进行隔水管系统振动实时监测。目前，主要在隔水管外部安装监测装置，通过声波将监测信息传输到钻井平台，此方案需要在每口油气井的钻井作业中进行监测装置安装与拆卸，严重影响作业效率，且在海水中采用声波进行监测信号传输，信号传输精度有待提高。为此，设计了一种可自身监测的钻井隔水管单根，钻井隔水管内置监测传感器，监测信号通过同轴电缆以及电感线圈传输至钻井平台上，可实现钻井隔水管的自身监测及信号传输等功能，解决隔水管系统振动实时监测问题。

技术实现要素：

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振动监测问题的隔水管单根。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种可自身监测的海洋钻井隔水管单根，其特征在于：它包含内管，外管，上法兰，监测系统，信号传输系统；所述内管上端沿周向设有若干安装凸块，所述内管下端设置一法兰，所述内管下端法兰沿周向设置若干螺栓孔，所述法兰端面开设一l型定位槽l型定位槽；所述内管下端法兰上端面开设一下环形深槽；所述外管下部设有一定位凸块，该定位凸块与所述内管下端法兰上的l型定位槽l型定位槽配合，实现夹式安装；所述外管侧面设有一控制室，所述控制室后方设有走线口，所述控制室设有一密封的端盖，端盖沿着周向设置若干螺栓孔；所述上法兰沿周向设置若干螺栓孔；所述上法兰开设一上环形深槽，所述上法兰沿周向设有若干l型安装槽l型安装槽，所述内管上端安装凸块与所述上法兰l型安装槽l型安装槽配合，实现夹式安装；所述上法兰对应外管安装位置开设一环形凹槽，该环形凹槽与外管顶部配合，实现插入式安装；所述监测系统包括传感器以及信号处理模块；所述监测系统的信号处理模块设置在所述控制室内部；所述信号传输系统包括电感线圈、对接接头、同轴电缆和电缆接头，所述电感线圈设置于所述上环形深槽与所述下环形深槽中，所述电感线圈设置对接接头；所述同轴电缆两端设有电缆接头，所述同轴电缆接头分别与所述上环形深槽和所述下环形深槽内电感线圈的对接接头连接。

其特征在于，所述监测系统的传感器采用应变片。

其特征在于，所述内管下端法兰与内管为一体式。

其特征在于，所述外管侧面控制室与所述外端盖采用螺栓联接、密封圈密封。

其特征在于，所述上法兰的上环形深槽与内管下端法兰的下环形深槽内安装的电感线圈，用绝缘填充材料进行密封和绝缘。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将隔水管结构、监测系统、信号传输系统进行集成，组装后形成一个可自身监测的隔水管单根，可直接用于海洋钻井作业，并实时监测隔水管振动信息。2、隔水管单根之间通过非接触式电感线圈传输信号，可避免隔水管单根之间对接和拆卸过程中对信号传输系统的损坏。3、隔水管单根设计成内外两层结构，监测系统和信号传输系统处于内外管的密封空间，为监测系统和信息传输系统提供良好的工作环境。4、本发明内外管与法兰采用夹式和插入式两种方法进行定位与安装，可实现隔水管单根的快速安装与拆卸。5、本发明在外管设置控制室，便于信号处理模块的维修与更换，无需对整个隔水管进行拆装即可完成更换作业。

附图说明

图1为本发明的隔水管结构的剖面示意图。

图2为本发明的上法兰示意图。

图3为本发明的内管下端法兰示意图。

图4为本发明的控制室外端盖示意图。

图5为本发明的传感器布置示意图。

图中，1.上法兰，2.内管，3.传感器，4.外管，5.定位凸块，6.内管下端法兰，7.电缆接头，8.同轴电缆，9.走线口，10.信号处理模块，11.外端盖，12.安装凸块，13.对接接头，14.电感线圈，15.环形凹槽，16.上环形深槽，17.l型安装槽，18.上法兰螺栓孔，19.l型定位槽，20.下环形深槽，21.下法兰螺栓孔，22.外端盖螺栓孔。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明主要包括上法兰1，内管2，传感器3，外管4，定位凸块5，内管下端法兰6，电缆接头7，同轴电缆8，走线口9，信号处理模块10，外端盖11，安装凸块12，对接接头13，电感线圈14。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明的内管2与内管下端法兰6设置为一体式，采用焊接的形式，内管下端法兰沿周向设置若干下法兰螺栓孔21，内管下端法兰6沿周向设置若干个l型定位槽19，内管2上端安装凸块12设置若干，上法兰1沿周向设置若干个l型安装槽17，槽的数量与内管2的安装凸块12相对应。上法兰1沿周向设置若干上法兰螺栓孔18，上法兰1的l型安装槽17横槽开设到上法兰1下端面，上法兰1的环形凹槽15深度与内管2和外管4之间的高度差相同，上法兰1与外管4采用插入式安装，l型安装槽21和l型定位槽19的横槽分别与安装凸块12和定位凸块5之间采用密封垫密封。外管4下端定位凸快5设置若干，外管4的定位凸块5与槽的数量相对应，外管4侧面设有一控制室，控制室预留出导线走线口9，其内部设有信号处理模块10，控制室设有密封的外端盖11，便于信号处理模块10的更换，外端盖11沿周向设置若干外端盖螺栓孔22，外端盖11与控制室采用螺栓连接，中间添加密封圈进行密封。传感器3贴在内管2的外壁上，将传感器3、同轴电缆8、信号处理模块10连接，同轴电缆8两端设有电缆接头7，电缆接头7与对接接头13进行对接，对接接头13向其相邻的感应线圈14传输数据，相连接的隔水管上下法兰中的感应线圈14通过感应原理，产生交变磁场，使后者产生感应电流，实现数据传输。

如图5所示，本发明在隔水管检测的目标位置沿环向每隔90°布置一组应变片，每一组应变片分别沿着轴向设置一个、周向布置一个，把每一个同一方向的应变片的接头通过导线连接起来，组成一个半桥电路，然后与信号处理模块10相连。经过信号处理模块10处理后的信号通过同轴电缆8传输，最终可得到测得的应力响应数据。

本发明装配顺序为：将传感器3沿着周向和轴向方向每间隔90°布置在内管2外壁的目标位置，安装同轴电缆8，同轴电缆8下端电缆接头7与对接接头13进行安装，导线一端与传感器3、同轴电缆8连接，将需要与信号处理模块10连接的导线另一端置于对应走线口9位置；将外管4下端的定位凸块5对应着内管下端法兰6的定位l型19槽竖槽下放安装，到达底部后旋转安装，定位凸块5与l型定位槽19的横槽之间采用密封垫密封，将导线通过走线口9收至控制室内，将对应的导线与信号处理模块10相连，形成一个完整的通路；安装控制室外端盖11，控制室与端盖之间添加密封圈，并采用螺栓连接；将同轴电缆8上端电缆接头7与对接接头13进行安装，然后安装上法兰1，对应内管2的安装凸块12与l型安装槽17竖槽的位置进行下放，到达底部后旋转安装，安装凸块12与l型安装槽17的横槽之间采用密封垫密封；与普通隔水管安装一样，将安装好的可自身监测的海洋钻井隔水管单根，通过法兰螺栓接连安装即可。