Устройство для контроля угла отклонения многосекционного морского стояка

 

Изобретение относится к бурению скважин с плавучих глубоководных буровых установок и судов. Цель изобретения - повышение надежности и точности контроля угла отклонения. Устройство содержит датчики отклонения, источник светового излучения, блок 6 световодов с оптическими разветвителями (ОР)21, низковольтные кабели 8, ЭВМ. Датчики отклонения выполнены в виде отдельных световодов (ОС) 11 с приемными блоками (ПБ) 15 светового сигнала на выходах, ОС 11 связаны с блоком 6 световодов через ОР 21, расположены отвесно и помещены в полые герметичные цилиндры 10, жестко связанные с каждой секцией 2 морского стояка, а ПБ 15 светового сигнала связаны с ЭВМ посредством кабелей 8. Луч света от источника светового излучения попадает через ОР 21 по ОС 11 на ПБ 15. В ПБ 15 световой импульс трансформируется в электрический сигнал, являю щийся координатами отклонения светового луча от вертикали, и далее по кабелю 8 закодированный сигнал передается на поверхность в ЭВМ. 4 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s E 21 В 7/12, 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499538/03 (22) 01.11.88 (46) 15.03.92, Бюл. N. 10 (71) Волгоградский завод буровой техники (72) С.В.Листунов и В.М.Сперанский (53) 622.243,27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1382934, кл, Е 21 В 47/022, 1986.

BOP ANO RiSER iNCLINOMETR.

Composite cata1og, США, 1976-1977, р. 3414, Tiltguard. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УГЛА

ОТКЛОНЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННОГО

МОРСКОГО СТОЯКА (57) Изобретение относится к бурению скважин с плавучих глубоководных буровых установок и судов. Цель изобретения— повышение надежности и точности контроля угла отклонения. Устройство содержит

Изобретение относится к бурению скважин с плавучих глубоководных буровых установок и буровых судов, в частности к устройствам контроля параметров морского стояка.

Известно устройство, применяемое в нефтяной и геологоразведочной технике для определения азимутального угла скважины, содержащее соединенные световодом глубинную и наземную части. В глубинную часть входит оптическая система с магнитной стрелкой, отражателем, диском, кольцевым сферическим уровнем, светофильтрами, а в наземную — источник света. светоотделительный блок, фотоприемники, блок аналого-цифровых преобразователей и цифровой преобразователь. B устройстве происходит преобразование ве. Ж„, 1719611 А1 датчики отклонения, источник светового излучения, блок 6 световодов с оптическими разветвителями (OP) 21, низковольтные кабели 8, 38ivl, Датчики отклонения выполнены в виде отдельных световодов (ОС) 11 с приемными блоками (ПБ) 15 светового сигнала на выходах, ОС 11 связаны с блоком 6 световодов через OP 21. расположены отвесно и помещены в полые герметичные цилиндры 10, жестко связанные с каждой секцией 2 морского стояка, а ПБ 15 светового сигнала связаны с ЭВМ посредством кабелей 8. Луч света от источника светового излучения попадает через OP 21 по ОС 11 на

ПБ 15. В ПБ 15 световой импульс трансформируется в электрический сигнал, являю-. щийся координатами отклонения световог луча от вертикали. и далее по кабелю 8 зак дированный сигнал передается на повер ность в 3ВМ. 4 ил.

Ъ личины азимутального угла в интенсивность светового потока пропорционально величине зенитного угла.

Недостатками известного устройства являются: ограниченная область применения вследствие применения в нем магнитной стрелки, взаимодействующей с большими массами металла. отсутствие по-. казаний в центральной части кольцевого от° «Ъ ражэтеля и кольцевого сферического уровня, а также необходимость для каждой глубинной части иметь индивидуально каждую наземную часть, соединенные между собой отдельными световодами, что не позволяет применять его в системах контро ля угловых отклонений морских стояков.

Известна система контроля угла отклонения морского стояка и подводного блока

1719611 устьевого оборудования, содержащая подводные спаренные датчики перемещений, помещенные в корпусе и размещенные на блоке превенторов и примыкающей к нему секции морского стояка, электрические кабели, монтируемые на морском стояке, и блок управления, расположенный на плавучей буровой установке, Датчики, снимающие замеры по двум осям, генерируют электрические сигналы пропорционально величине отклонения от вертикали. Полученный сигнал по электрическим кабелям передается на поверхность в блок управления, имеющий цифровые индикаторы и дисплей, на котором демонстрируется положение блока превенторов и величина отклонения морского стояка от вертикали и относительный угол между превенторным блоком и морским стояком в двух плоскостях. Показания натяжения и изгиба морского стояка дают отдельно расположенные датчики деформации, установленные на морском стояке и связанные посредством электрических кабелей с блоком управления, где информация отражается на цифровых индикаторах. Известное техническое решение по своим существенным признакам наиболее близко к.предлагаемому изобретению.

Недостатками системы контроля являются ограниченное применение системы контроля по всей длине морского стояка ввиду необходимости установки только спаренных датчиков, где один из них является базовым для другого и должен быть неподвижным в пространстве, сложности монтажа электрических кабелей индивидуально для каждого датчика, Существующая система не позволяет получить информацию об отклонениях в трехмерном изображении вдоль секций всего морского стояка, в то время когда морской стояк под действием морских течений, ветров, приливов и отливов, изменений плавучести буровой установки, изменений удельного веса бурового раствора, перемещений буровой установки от точки бурения, изменений узла наклона шарового компенсатора и натяжения подвергается воздействию этих факторов по всей длине, что вызывает его неравномерный изгиб и отклонения.

Цель изобретения — повышение надежности и -очности системы контроля морского стояка путем непрерывного получения информации в долговременном режиме.

Указанная цель достигается тем, что секции морского стояка дополнительно снабжены источником светового излучения, блоком световодов с оптическими разветвителями, полыми герметичными цилиндра20

40 ми, датчики отклонения выполнены в виде отдельных световодов с приемными блоками светового сигнала на выходах, отдельные световоды связаны с блоком световодов через оптические разветвители, расположены отвесно и помещены в полые герметичные цилиндры, жестко связанные с каждой секцией морского стояка, а приемные блоки светового сигнала, размещенные в полых герметичных цилиндрах, связаны с ЭВМ посредством низковольтных кабелей.

На фиг.1 схематически изображено устрайсто для контроля угла и направления отклонения морского стояка, общий вид; на фиг.2 — схема оснащения одной секции морского стояка; на фиг.3 — разрез А — А на фиг.2; нэ фиг,4 — схематическая картинка координат угла и направления отклонения на дисплее 3ВМ, Устройство для KQHTpoëë морского стояка содержит буровую платформу 1, соединенную посредством набора секций 2 морского стояка с блоком 3 превенторов, находящимся на устье скважины 4. От источника 5 светового излучения по блоку б световодов, прикрепленному к корпусу секции морского стояка 7, отдельные световоды 11 помещены через круговой шарнир 9 в полый герметичный цилиндр 10, жестко связанный с корпусом секции морского стояка

7. На нижнем конце отвесный световод 11 снабжен грузом 12 и системой 13 линз, э в нижней части 14 полого корпуса 10 имеется приемный блок 15 светового сигнала, от которого проложен электрический кабель 8 на ЭВМ 17, расположенную на плавучей буровой установке 1.

Устройство работает следующим образом, При опускании блока 3 превенторов, на устье скважины 4 секции 2 морского стояка собираются одна с другой посредством известных типов соединений (муфтовым, резьбовым и др.), Одновременно идет соединение блока б световодов посредством оптических разьемов 18. При спуске блока 3 превенторов совместно с набором секций 2 морского стояка производится

50 контроль угла отклонения многосекционного морского стояка включением в действие. а именно: подключается блок б световодов к источнику 5 светового излучения, например ижекционному лазеру или светодиоду, Далее луч света, пройдя оптические разьемы 18, попадает через оптические разветвители 20 по каждому отвесному световоду

11, помещенному в полый герметичн;лй цилиндр 10, жестко связанный с корпусом секции морского стояка 7, попадает в

1719611 фокусирующую систему 13 линз, помещенную на нижнем конце каждого отдельного световода и, сфокусировавшись в точечное пятно, попадает отвесно на приемный блок

15 светового сигнала, что достигается нали- 5 чием кругового шарнира 9 в верхней части световода и наличием груза 12 в нижней его части. В приемном блоке 15 светового сигнала (оптической микросхеме) световой импульс трансформируется в электрический 10 сигнал, являющийся координатами отклонения светового луча от вертикали 16, и далее по электрическому низковольтному кабелю 8 закодированный сигнал передается на поверхность. Информация по каждой 15 секции морского стояка попадает на ЭВМ

17, которая в каждый промежуток времени выводит на 3-мерный дисплей координаты угла и направления отклонения в виде схематичной картинки(см. фиг.4,p1 — рп ), где 20 х,у —. координаты по горизонтали, n — координаты по вертикали.

Если угловое отклонение на любой секции морского стояка превышает заданную величину для режима опускания блока пре- 25 венторов и морского стояка, то срабатывает звуковая и визуальная предупреждающая сигнализация, размещенная на пульте управления буровой установки.

Демонтаж морского стояка системы 30 производят аналогично вышеизложенному.

При бурении с плавучей буровой уста-. новки и пережидании неблагоприятных погодных условий по полученным углам. и направлению отклонения каждой секции 35 морского стояка ЭВМ определяет внутренние и внешние напряжения как в каждой секции, так и по всему морскому стояку и общий силовой вектор ухода от точки бурения. По полученным комплексным данным 40 для снижения напряжений, обеспечения живучести как морского стояка, так и любой его секции, и обеспечения самого процесса бурения, ЭВМ выдает команды двигатель45 ной установке нэ перемеiцение в строго определенном направлении буровой платформы, увеличивая и ослабляя натяжения морского стояка, при этом предлагаемое устройство всегда помещено в тачке максимального изгиба морского стояка.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость за счет применения световодов; получить информацию контроля морского стояка:в долговременном режиме непрерывно при всех рсжимах работы ППБУ; спуске и подьеме морского стояка, бурении, пережидании неблагоприятных погодных условий и других простоях; вести позиционирование буровой платформы на точке бурения по величинам. отклонения морского стояка; находить при помощи ЗВМ по величине угла отклонения секции морского стояка напряжения в этой секции; повысить срок работы морского стояка ориентир вочно в 4-5 раз и снизить затраты на монтаж-демонтаж, простой при ремонте.

Формула изобретения

Устройство для контроля угла отклонения многосекционного морского стояка, содержащее датчики откл.оне ни.я, низковольтные кабели, ЗВМ, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения надежности и точности контроля угла отклонения,:оно снабжено источником светового излучения, блок световодов с оптическими разветвителями, полыми герметичными цилиндрами, датчики отклонения выполнены в виде от-: дельных световодов с приемными блоками светового сигнала на выходах, отдельные световоды связаны с блоком световодовчвреэ оптические разветвители, расположены отвесно и помещены в полые герметичные цилиндры, жестко связанные с каждой секцией морского стояка, а приемные блоки светового сигнала связаны с ЭВМ посредством низковольтных кабелей.

У1

Фиг, <

1719611

17

14

Хп

Фиг.4

Составител ь

Техред М.Моргентал

Редактор Э.Слиган

Корректор С.Шевкун

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 750 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5