深水钻井数据测量与记录系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种深水钻井数据测量与记录系统，包括测量发射装置和接收装置，测量发射装置包括一壳体，壳体中设置有：采集流经井口处环形空间中的泥浆或油气的速度及含气率的信息的检测装置；与检测装置相连接、用于存储测量数据的记录装置；与记录装置相连接、用于与接收装置通信并将记录装置中的测量数据发送至接收装置的回传装置；及分别与检测装置、记录装置、回传装置相连接的控制装置；控制装置包括与检测装置相连接、判断测量数据是否超出阈值的比较器；及与检测装置相连接、根据比较器的比较结果向检测装置发送加快采集频率命令的加快采集模块。本实用新型专利技术对测量数据进行实时采集和分析，传输速度比现有的泥浆脉冲方式快。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
深水钻井数据测量与记录系统
本技术涉及深水钻井应用
，尤其涉及一种深水钻井数据测量与记录系统。
技术介绍
2010年4月，在美国墨西哥湾，BP石油公司租用的“深水地平线”钻井平台井喷爆炸着火，事故造成17人重伤、11人死亡，造成墨西哥湾及沿岸地区严重污染。事故发生之后，由于钻井平台发生爆炸倾覆，现场数据毁坏程度很大，无法及时、准确分析事故原因。另外原油从海底井口不断喷出，井口无计量装置，因而无法对原油泄漏量进行准确估算，这给后期救援、环境污染评估及污染物处理带来很多麻烦。 即使在一个正常钻进的钻井周期内，由于现有井下随钻测量数据传输方式大多采用泥浆脉冲方式，传输速度相当低，使得井下流体流动参数数据获取率极低。虽然钻井平台隔水管出口处可实现高速数据采集，但是由于深水钻井条件下，泥线深度处压力较大，流体流动特征参数与平台出口处有较大差别，尤其发生恶性事故以后，平台数据采集系统处于瘫痪状态，监测数据获取率接近零。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种改进的深水钻井数据测量与记录系统。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种深水钻井数据测量与记录系统，包括安装在钻井井口处的测量发射装置和安装于可下潜至井口附近的载体上的、具有防爆外壳的接收装置，测量发射装置包括一壳体，壳体中设置有: 采集流经井口处环形空间中的泥浆或油气的速度及含气率的信息以得到测量数据的检测装置； 与检测装置相连接、用于存储测量数据的记录装置； 与记录装置相连接、用于与接收装置通信并将记录装置中的测量数据发送至接收装置的回传装置 '及 分别与检测装置、记录装置、回传装置相连接的控制装置；其中，控制装置包括 与检测装置相连接、判断测量数据是否超出阈值的比较器；及 与检测装置相连接、根据比较器的比较结果向检测装置发送加快采集频率命令的加快采集模块。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，控制装置还包括:与记录装置相连接、根据比较器的比较结果向记录装置发送强制保存测量数据命令的强制保存模块。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，控制装置还包括:与回传装置相连接、根据比较器的比较结果发出指令以控制回传装置向接收装置加快发送测量数据的信号回传模块。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，检测装置包括: 用于检测泥浆或油气的速度及含气率的信息并输出测量信号、且可接收并执行加快采集频率命令的检测探头； 与检测探头相连接、用于处理测量信号的数据分析电路；以及 用于将测量信号模数转换为测量数据、并将测量数据发送至记录装置和控制装置的模数转换电路。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，检测探头为多普勒发射接收探头和/或超声波时差检测探头。 本技术或的深水钻井数据测量与记录系统中，记录装置包括: 用于存储测量数据、且可接收并执行强制保存测量数据命令的数据存储模块； 用于对数据存储模块存储的测量数据做时间标记的时钟发生模块；以及 与检测装置及回传装置分别相连接、用于与检测装置及回传装置进行数据通信的数据存取接口。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，回传装置包括: 根据控制装置的指令开启、用于向接收装置发送引导信号并引导接收装置向测量发射装置靠近的定位信号发射电路； 根据控制装置的指令开启、用于在测量发射装置与记录装置之间建立高速数据传输通道的通道建立电路； 在接收装置与测量发射装置的距离小于米时与接收装置握手、将记录装置内的测量数据向接收装置传输的数据回传请求电路。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，接收装置包括: 接收定位信号发射电路的引导信号并控制载体带动接收装置靠近测量发射装置的引导控制电路； 在接收装置与测量发射装置的距离小于米时与数据回传请求电路握手、接收测量数据的数据接收请求电路；以及 用于存储测量数据的数据存储单元。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统中，还包括用于向测量发射装置内各装置供电的供电装置，供电装置包括主电池组和备用电池组。 实施本技术的有益效果是:本技术的深水钻井数据测量与记录系统对泥浆或油气流动参数的测量数据进行实时采集和分析，传输速度比现有的泥浆脉冲方式快，且比平台处数据采集设备的测量数据获取率高。当发生重大事故时，可维持数据获取功能，并通过水下机器人等载体搭载的数据接收装置实现数据回传。 【附图说明】 下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中: 图1是本技术深水钻井数据测量与记录系统的模块示意图； 图2是本技术深水钻井数据测量与记录系统中测量数据的分析示意图。 【具体实施方式】 为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的【具体实施方式】。 本技术的深水钻井数据测量与记录系统，用于记录钻井平台一个正常钻井周期内，或者发生井喷、钻井平台倾覆等恶性事故的非正常钻井全过程以及其后一定时间段内，流经井口位置环形空间中的泥浆和/或油气流动状态。 如图1所示，本技术的深水钻井数据测量与记录系统包括测量发射装置800和接收装置500。其中，测量发射装置800固定安装在钻井井口处，接收装置500安装于可下潜至井口附近的载体上，且接收装置500具有防爆外壳。本技术深水钻井数据测量与记录系统中的各装置功能相对独立，由有线信号线、无线信号传输机制和供电电缆结合成为一个功能完整的系统。 测量发射装置800中包括一壳体，壳体中设置有检测装置100、记录装置200、回传装置400、控制装置300和供电装置600。 检测装置100安装于井口外部，用于通过非接触式测量方式采集流经井口处环形空间中的泥浆或油气的速度及含气率的信息，从而得到测量数据。可以理解地，检测装置100可直接安装在井口侧壁，随井口安装过程下入泥线处；或者，对于井口已安装到位的检测装置100，还可采用水下安装机器人或其他方式将检测装置100固定在井口侧壁。检测装置100包括检测探头110、数据分析电路120和模数转换电路130。 其中，检测探头110用于检测泥浆或油气的速度及含气率的信息并输出测量信号，且可接收并执行加快采集频率命令。优选地，检测探头110为多普勒发射接收探头。可以理解地，多普勒发射接收探头可包括多普勒发射和多普勒接收两部分，二者配合进行信息测量，多普勒测量是利用多普勒原理进行频率测量，再由频率信号得到速度的大小。作为选择，检测探头110为还可以为超声波时差检测探头。当超声波穿过钻井液时，发射和接收信号之间存在时间差，时间差由钻井液流速和含气率决定，当出现气侵的情况时，由于超声波在气液两相流中的传播速度降低，发射信号和接收信号之间的时间差将增大，据此可以判断是否发生气侵。 数据分析电路120与检测探头110相连接，用于处理检测探头100的测量信号。优选地，数据分析电路120为多普勒多相流动信号分析电路，其将多普勒发射和多普勒接收信号转化为速度信号，并通过计算得到含气率。如图2所示的实验数据可知:纯液相泥浆的多普勒速度测量信号的概率密度分布函数中心值与含气泥浆两相流的多普勒速度测量信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深水钻井数据测量与记录系统，其特征在于，包括安装在钻井井口处的测量发射装置（800）和安装于可下潜至所述井口附近的载体上的、具有防爆外壳的接收装置（500），所述测量发射装置（800）包括一壳体，所述壳体中设置有：采集流经所述井口处环形空间中的泥浆或油气的速度及含气率的信息以得到测量数据的检测装置（100）；与所述检测装置（100）相连接、用于存储所述测量数据的记录装置（200）；与所述记录装置（200）相连接、用于与所述接收装置（500）通信并将所述记录装置（200）中的测量数据发送至所述接收装置（500）的回传装置（400）；及分别与所述检测装置（100）、所述记录装置（200）、所述回传装置（400）相连接的控制装置（300）；其中，所述控制装置（300）包括与所述检测装置（100）相连接、判断所述测量数据是否超出阈值的比较器（310）；及与所述检测装置（100）相连接、根据所述比较器（310）的比较结果向所述检测装置（100）发送加快采集频率命令的加快采集模块（320）。

【技术特征摘要】
2013.11.07 CN 201320703666.41.一种深水钻井数据测量与记录系统，其特征在于，包括安装在钻井井口处的测量发射装置(800)和安装于可下潜至所述井口附近的载体上的、具有防爆外壳的接收装置(500)，所述测量发射装置(800)包括一壳体，所述壳体中设置有: 采集流经所述井口处环形空间中的泥浆或油气的速度及含气率的信息以得到测量数据的检测装置(100); 与所述检测装置(100)相连接、用于存储所述测量数据的记录装置(200)； 与所述记录装置(200)相连接、用于与所述接收装置(500)通信并将所述记录装置(200)中的测量数据发送至所述接收装置(500)的回传装置(400);及 分别与所述检测装置(100)、所述记录装置(200)、所述回传装置(400)相连接的控制装置(300 );其中，所述控制装置(300 )包括 与所述检测装置(100)相连接、判断所述测量数据是否超出阈值的比较器(310);及 与所述检测装置(100)相连接、根据所述比较器(310)的比较结果向所述检测装置(100)发送加快采集频率命令的加快采集模块(320)。2.根据权利要求1所述的深水钻井数据测量与记录系统，其特征在于，所述控制装置(300)还包括:与所述记录装置(200)相连接、根据所述比较器(310)的所述比较结果向所述记录装置(200)发送强制保存测量数据命令的强制保存模块(330)。3.根据权利要求2所述的深水钻井数据测量与记录系统，其特征在于，所述控制装置(300)还包括:与所述回传装置(400)相连接、根据所述比较器(310)的所述比较结果发出指令以控制所述回传装置(400)向所述接收装置(500)加快发送所述测量数据的信号回传模块(340)。4.根据权利要求1至3任一项所述的深水钻井数据测量与记录系统，其特征在于，所述检测装置(100)包括: 用于检测所述泥浆或油气的速度及含气率的信息并输出测量信号、且可接收并执行所述加快采集频率命令的检测探头(110)； 与所述检测探头(110)相连接、用于处理所述测量信号的数据分析电路(120);以及 用于将所述测量信号模数转换为所述测量数据、并将所述测量数据发送至所述记录装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书杰，李轶明，张俊斌，耿亚楠，李相方，朱磊，石军太，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油深海开发有限公司，中海油研究总院，中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11