阅读说明：本技术 用于防喷器的传感器系统及其使用方法 (Sensor system for blowout preventer and method of using the same ) 是由 尤里·阿列克谢耶维奇·普罗特尼科夫 陈成波 史蒂文·克洛普曼 伊马德·安达拉维斯·安达拉维斯 于 2017-12-04 设计创作，主要内容包括：一种用于海底油气井的传感器系统包括壳体、发射线圈、接收线圈和处理器。所述壳体限定了钻井管柱从中输送穿过的内部空间。所述发射线圈联接到所述壳体并且被配置为传导电流脉冲并在所述内部空间内感应出电磁场。所述电磁场与所述电流脉冲相对应并且与所述钻井管柱相互作用。所述接收线圈联接到所述壳体并且被配置为检测所述电磁场,包括由于所述钻井管柱与所述电磁场相互作用而引起的所述电磁场的扰动。所述处理器联接到所述发射线圈和所述接收线圈。所述处理器被配置为基于所述电流脉冲和由所述接收线圈检测到的所述电磁场来计算所述钻井管柱的直径。(A sensor system for a subsea hydrocarbon well includes a housing, a transmit coil, a receive coil, and a processor. The housing defines an interior space through which a drill string is conveyed. The transmit coil is coupled to the housing and configured to conduct a current pulse and induce an electromagnetic field within the interior space. The electromagnetic field corresponds to the current pulse and interacts with the drill string. The receive coil is coupled to the housing and configured to detect the electromagnetic field, including perturbations of the electromagnetic field due to interaction of the drill string with the electromagnetic field. The processor is coupled to the transmit coil and the receive coil. The processor is configured to calculate a diameter of the drill string based on the current pulse and the electromagnetic field detected by the receive coil.)

用于防喷器的传感器系统及其使用方法

关于由联邦政府资助的研究和开发的声明

本发明是根据能源部颁发的合同号11121-5503-01在政府支持下完成的。政府享有本发明的某些权利。

背景技术

本公开的领域总体上涉及防喷器，并且更具体地，涉及用于确定防喷器内的管接头的位置的传感器系统。

海底石油和天然气生产通常涉及钻取和操作井以定位和取收碳氢化合物。钻机位于相对深水的井场。在这些井中采用工具诸如例如但不限于钻具、油管和钻杆来探测水下储层。防止流体从井溢出和泄漏到环境中是很重要的。钻井作业人员通常会尽最大努力防止溢出或泄漏，然而，钻井过程中高压储层和地层的穿透会导致井筒本身压力突然增加或“井涌”。较大压力激动可能导致钻杆套管、钻井泥浆和碳氢化合物从井筒中喷出，从而导致井故障。

防喷器通常用于油气井的钻井和完井，用于保护钻井和操作人员以及井场及其装备免受井喷的影响。通常，防喷器是远程控制的阀或一组阀，其可以在井压意外升高的情况下关闭井筒。一些已知的防喷器包括围绕钻柱以组的形式布置的若干个阀。给定组内的阀通常在其操作方式和压力等级方面彼此不同，因此提供不同程度的井控制。例如，许多已知的防喷器包括全封剪切闸板类型的阀，其被配置为如果所述组中的其他阀无法控制井压则切断和压接钻杆，从而用作防止井喷的最终紧急保护。

在井喷期间，当防喷器的阀被激活时，预期剪切闸板将切断钻井管柱以防止井喷影响上游的钻井装备。安置剪切闸板，使得当防喷器的阀被致动时，从多于一侧切断钻井管柱。剪切闸板可能由于各种原因而无法切断钻井管柱，所述各种原因包括但不限于防喷器内部钻井管柱的横向移动，以及剪切闸板附近存在管接头。因此，期望知道管接头相对于防喷器剪切闸板的位置，并且知道操作期间钻井管柱的移动的性质。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于海底油气井的传感器系统。所述传感器系统包括壳体、发射线圈、第一接收线圈和处理器。壳体限定了钻井管柱从中输送穿过的内部空间。发射线圈联接到壳体并且被配置为传导电流脉冲并在内部空间内感应出电磁场。电磁场与电流脉冲相对应并且与钻井管柱相互作用。第一接收线圈联接到壳体并且被配置为检测电磁场和由于钻井管柱与其相互作用而引起的电磁场的扰动。处理器联接到发射线圈和第一接收线圈。处理器被配置为基于电流脉冲和由第一接收线圈检测到的电磁场计算钻井管柱的直径。

在另一方面，提供了一种海底防喷器。海底防喷器包括圆柱形壳体、通信接口和传感器系统。圆柱形壳体限定了钻井管柱从中输送穿过的内部空间。通信接口被配置为通过通信信道通信地联接到钻井平台。传感器系统包括发射线圈、第一接收线圈和处理器。发射线圈联接到圆柱形壳体。发射线圈被配置为在内部空间内周期性地产生电磁场并且钻井管柱与所述电磁场相互作用。第一接收线圈联接到圆柱形壳体。第一接收线圈被配置为检测电磁场，包括由于钻井管柱与所述电磁场相互作用引起的电磁场的扰动。处理器联接到通信接口、发射线圈和第一接收线圈。处理器被配置为基于由第一接收线圈检测的电磁场跟踪钻井管柱的直径，并且通过通信接口将表示直径的数据传输到通信信道上。

在又一个方面，提供了一种操作海底油气井处的传感器系统的方法。所述方法包括产生电流脉冲。所述方法包括使电流脉冲传导通过发射线圈，以在传感器系统壳体的内部空间内感应出电磁场。所述方法包括在第一接收线圈处检测电磁场，包括由于钻井管柱在其输送穿过壳体时与电磁场的相互作用引起的电磁场的扰动。所述方法包括基于由第一接收线圈检测的电磁场计算钻井管柱的直径。

附图说明

在参考附图阅读以下

具体实施方式

后，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号贯穿所有附图表示相同的部分，其中：

图1是包括防喷器的示例性海底油气井的示意性侧视图；

图2是用于图1中所示的海底油气井的示例性传感器系统的示意性侧视图；

图3是图2中所示的传感器线圈的示例性布置的示意性侧视图；

图4是图2中所示的传感器线圈的替代布置的示意性侧视图；

图5是图2中所示的传感器线圈的另一个替代布置的示意性侧视图；

图6是图2中所示的传感器系统的示意图；

图7是图2和图6中所示的传感器系统的电压和电流随时间变化的曲线图；

图8是图2和图6中所示的传感器系统的替代实施方案的示意性剖视图；并且

图9是操作图2和图6中所示的传感器系统的示例性方法的流程图。

除非另有说明，否则本文提供的附图意在示出本公开的实施方案的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文公开的实施方案的所有常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，引用了许多具有以下含义的术语。

除非上下文清楚地另外指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且所述描述包括事件发生的情况和事件未发生的情况。

如贯穿说明书和权利要求所使用的，可使用近似语言修饰任意定量表示，所述任意定量表示可以在不改变其所涉及的基本功能的情况下获准地改变。因此，由一个或多个术语诸如“大约”、“大致”和“基本上”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在这里以及在整个说明书和权利要求中，范围限制可以被组合和/或互换，这样的范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。

一些实施方案涉及使用一个或多个电子或计算装置。这种装置通常包括处理器、处理装置或控制器，诸如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)装置和/或能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理装置。本文描述的方法可以被编码为实施在计算机可读介质(包括但不限于存储装置和/或存储器装置)中的可执行指令。当由处理装置执行时，这种指令使处理装置执行本文描述的方法的至少一部分。以上实例仅是示例性的，因此并不旨在以任何方式限制术语处理器、处理装置和控制器的定义和/或含义。

在本文描述的实施方案中，存储器可以包括但不限于诸如随机存取存储器(RAM)的计算机可读介质以及诸如快闪存储器的计算机可读非易失性介质。替代地，也可以使用软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。而且，在本文描述的实施方案中，附加输入信道可以是但不限于与操作员接口相关联的计算机***设备，诸如鼠标和键盘。替代地，也可以使用其他计算机***设备，其可以包括例如但不限于扫描仪。此外，在示例性实施方案中，附加输出信道可以包括但不限于操作员接口监视器。

本公开的实施方案涉及海底防喷器，并且更具体地，涉及用于检测和跟踪海底油气井的钻杆接头的传感器系统。本文描述的传感器系统可以实施在防喷器、防喷器组、下部隔水管总成内，或者独立地定位在防喷器组和下部隔水管总成上方。本文描述的传感器系统提供传感器线圈，包括嵌入在传感器系统的壳体内的发射线圈和至少一个接收线圈。由电流脉冲驱动的发射线圈在壳体的内部空间内产生电磁场，当钻井管柱输送穿过壳体时，所述电磁场与钻井管柱相互作用，从而产生电磁场的扰动。电磁场(包括由于钻井管柱与电磁场的相互作用引起的扰动)由接收线圈检测并被加以处理以确定靠近接收线圈的钻井管柱的直径。随着时间的推移跟踪钻井管柱的直径。钻井管柱的直径的时变性使得能够通过传感器系统检测钻井管柱的管接头在壳体内的存在。检测管接头的位置使得防喷器能够在井中压力升高的情况下更有效地操作，因为剪切型防喷器在通过管接头剪切时可能失效。了解管接头的位置使操作员能够向上或向下移动钻井管柱以使剪切闸板离开管接头。本文描述的传感器系统还在钻井管柱输送穿过其中嵌有传感器系统的壳体时提供钻井管柱的位置跟踪和数字轮廓构建。

图1是示例性海底油气井100的示意性侧视图。油气井100包括经由隔水导管或钻井管柱104连接到海床108上的井口106的平台102。在替代实施方案中，平台102可以被水面处的任何其他合适的船舶所代替。

如剖视图所示，钻井管柱104包括端部，钻头(未示出)在所述端部处旋转以使水下井延伸穿过海床108下方的层。泥浆从钻井平台102上的泥浆罐(未示出)通过钻井管柱104循环到钻头，并且通过钻井管柱与钻井管柱104的保护套管114之间的环形空间112返回钻井平台102。泥浆保持流体静压力以平衡从井产生的流体的压力并冷却钻头，同时还通过环形空间112将压碎或切削的岩石携带到水面。在水面处，从井中返回的泥浆被过滤以去除岩石和碎屑并再循环。

在钻井期间，高压油气或其他井流体可能从钻取的地层喷涌进入钻井管柱104并且可能不可预测地发生。防喷器组116设置在海床108处或附近，用于保护可能在这种情况下受到损坏的井和装备。在替代实施方案中，根据某些海上钻机的要求或规范，防喷器组116(有时称为组)可位于沿着钻井管柱104的不同位置。防喷器组116包括附接到井口106的下部组118，以及附接到钻井管柱104的远侧端部的下部隔水管总成(LMRP)120。在钻井期间，连接下部组118和LMRP120。

下部组118和LMRP包括被配置为在正常操作期间处于打开状态的多个防喷器122。防喷器122被配置为在发生压力激动时关闭以中断通过钻井管柱104的流体流动。油气井100包括电缆或液压管线124，用于将控制信号从钻井平台102传送到位于防喷器组116处的控制器126。在替代实施方案中，控制器126可以远离防喷器组116定位并且经由有线或无线网络通信地联接。控制器126根据通过电缆或液压管线124传送的来自钻井平台102的信号控制防喷器122处于打开状态或关闭状态。控制器126还将信息传送到钻井平台102，包括例如但不限于每个防喷器122的当前状态，即打开或关闭。

图2是用于海底油气井100(如图1中所示)的示例性传感器系统200的示意性侧视图。传感器系统200包括圆柱形壳体202，其限定内部空间204，钻井管柱104在所述内部空间内输送。在替代实施方案中，传感器系统200可以利用任何其他适当形状的壳体，所述壳体用于与海底油气井100相互作用。例如，圆柱形壳体202可以被矩形壳体代替。再次参考图2，在某些实施方案中，圆柱形壳体202位于海底装备诸如例如防喷器组116(如图1中所示)内。在替代实施方案中，圆柱形壳体202位于防喷器组116上方，在LMRP 120(如图1中所示)内，或者独立于防喷器122(如图1中所示)。在某些实施方案中，传感器系统200位于钻井平台102处或钻井平台附近，并且与海床108处的传感器系统200的附加安装设备结合使用。在这样的实施方案中，钻井平台102处的传感器系统200可用于在钻井管柱104的管段在水面处接合时生成给定管接头的数字轮廓。数字轮廓使得海床108处的传感器系统200能够在管接头通过海床108处的圆柱形壳体202时更精确地检测管接头的存在。

在某些实施方案中，圆柱形壳体202具有可调节的长度，所述可调节的长度根据待监测的钻井管柱104的长度来选择。在某些实施方案中，圆柱形壳体202具有与防喷器组116相同或更大的长度。在某些实施方案中，圆柱形壳体202由柔性材料(诸如，例如弹性材料、橡胶织物或其他合适的柔性材料)制成。在替代实施方案中，圆柱形壳体202由沿着钻井管柱104的外表面或沿着防喷器组116的内表面放置的刚性材料制成。

钻井管柱104包括在管接头210处联接在一起的上管段206和下管段208。值得注意地，管接头210具有比上管段206和下管段208的相应直径更大的直径。钻井管柱104在圆柱形壳体202的轴向方向上竖直地平移。钻井管柱104在钻井管柱旋转的同时在相对于圆柱形壳体202的轴向方向的正交方向上还横向平移或振荡。通常，钻井管柱104的横向平移和内部空间204内的管接头210的存在影响钻井管柱104与圆柱形壳体202的壁的接近度。

传感器系统200包括传感器线圈，所述传感器线圈包括联接到圆柱形壳体202的发射线圈212。在一个实施方案中，发射线圈212包括圆周导电线圈。发射线圈212传导电流脉冲，所述电流脉冲感应出与钻井管柱104相互作用(例如，电磁耦合)的对应电磁场。电流脉冲例如是但不限于一对相反极性的周期波和方波。在一个实施方案中，电流脉冲以大致10％的占空比向发射线圈212递送大致0.5瓦的连续功率。在这样的实施方案中，电流脉冲本身在其持续时间内递送大致5瓦。在某些实施方案中，海底位置处可用的功率是有限的。例如，现有防喷器可具有少于10瓦的连续过剩功率。因此，在这样的实施方案中，在内部空间204内感应电磁场的效率是一项重要的设计考虑因素。

传感器系统200包括联接到圆柱形壳体202的第一接收线圈214。在一个实施方案中，第一接收线圈214包括圆周导电线圈。第一接收线圈214被配置为检测表示由电流脉冲感应的对应电磁场的电磁场，以及由于电磁场与钻井管柱104的相互作用引起的电磁场的扰动。在某些实施方案中，传感器系统200包括联接到圆柱形壳体202的第二接收线圈216。第二接收线圈216包括圆周导电线圈。第二接收线圈216也被配置为检测电磁场(包括扰动)。

图3至图5是传感器系统200(如图2中所示)内的传感器线圈的示例性布置的示意性侧视图。图3至图5所示的布置表现出不同的性能，特别是关于传导通过发射线圈212以在内部空间204内感应可检测电磁场所需的电流量，并且其中钻井管柱104可以与所述电磁场相互作用。例如，在某些实施方案中，在发射线圈212、第一接收线圈214和第二接收线圈216位于圆柱形壳体202外部的情况下，感应的电磁场必须在内部空间204内辐射之前穿透圆柱形壳体202本身。

图3示出了嵌入在嵌件302内的发射线圈212、第一接收线圈214和第二接收线圈216，所述嵌件本身嵌入在圆柱形壳体202的内表面304中的空隙内。在某些实施方案中，嵌件302由与圆柱形壳体202相同或相似的材料(诸如，例如但不限于碳钢)构成。在替代实施方案中，嵌件302由另一种材料(诸如，例如但不限于钛、不锈钢或塑料聚合物)构成。

图4示出了嵌入在嵌件402内的发射线圈212、第一接收线圈214和第二接收线圈216，所述嵌件联接到圆柱形壳体202的外表面404。在某些实施方案中，嵌件402由与圆柱形壳体202相同或相似的材料(诸如，例如但不限于碳钢)构成。在替代实施方案中，嵌件402由另一种材料(诸如，例如但不限于钛、不锈钢或塑料聚合物)构成。

图5示出了嵌入在圆柱形壳体202本身的壁502内的发射线圈212、第一接收线圈214和第二接收线圈216。圆柱形壳体202可以由例如但不限于碳钢、铁磁金属和非磁性金属(诸如，例如铝、不锈钢、钛、聚合物)或其任意组合构成。

图6是传感器系统200(如图2中所示)的示意图。传感器系统200包括联接到圆柱形壳体202的发射线圈212、第一接收线圈214和第二接收线圈216。发射线圈212电联接到脉冲发生器602，所述脉冲发生器被配置为产生由发射线圈212传导的电流脉冲。在某些实施方案中，脉冲发生器602是可配置的装置，使得能够调节例如但不限于输出功率、电流幅值、电压幅值和占空比。

传感器系统200包括处理器604。处理器604联接到模拟/数字(A/D)转换器606。A/D转换器606是将模拟信号转换为数字和将数字信号转换为模拟的双向装置。在某些实施方案中，处理器604被配置为通过A/D转换器606控制脉冲发生器602。在这样的实施方案中，处理器604将数字控制信号传输到A/D转换器606，在该处将其转换为模拟控制信号并传输到脉冲发生器602。在替代实施方案中，处理器604使用数字控制信号直接控制脉冲发生器602。

传感器系统200包括分别联接到第一接收线圈214和第二接收线圈216的第一低通滤波器(LPF)608和第二LPF 610。对应于传导通过发射线圈212的电流脉冲的电磁场与钻井管柱104相互作用，这改变电磁场。所产生的电磁场包括由于钻井管柱104与电磁场的相互作用引起的电磁场的扰动。电磁场在第一接收线圈214中感应出第一电流并且在第二接收线圈216中感应出第二电流。第一电流表示靠近第一接收线圈214的钻井管柱104的外部尺寸。第二电流表示靠近第二接收线圈216的钻井管柱104的外部尺寸。通常，当管接头210穿过圆柱形壳体202时，钻井管柱104的外部尺寸增加，并且在第一接收线圈214和第二接收线圈216中感应的第一电流和第二电流的相应电压幅值增加。LPF 608和LPF 610在第一电流电压和第二电流电压在A/D转换器606处被接收、转换成数字电压信号并传输到处理器604之前，从所述第一电流电压和第二电流电压中去除高频噪声。

处理器604被配置为基于表示由第一接收器传感器线圈214和第二接收器传感器线圈216检测到的电磁场的电流脉冲和数字电压信号来计算钻井管柱104的直径。所述信号与钻井管柱104的直径相关。在一个实施方案中，处理器604被配置为根据下面的公式1计算参数S，其中S对应于基于来自第一接收线圈214和第二接收线圈216的第一电压信号和第二电压信号V中的一个的钻井管柱104的直径，并且t表示时间。

随着钻井管柱104的许多管段和管接头210输送穿过圆柱形壳体202，由传感器系统200检测到的钻井管柱104的直径随着时间的推移而变化。此外，管接头210输送穿过由发射线圈212感应的电磁场。因此，由第一接收线圈214检测的电磁场相对于由第二接收线圈216检测的电磁场随时间变化，因为发射线圈212以及第一接收线圈214和第二接收线圈216各自沿着圆柱形壳体202的轴向方向间隔开一段分隔距离。在某些实施方案中，处理器604基于由第一接收器传感器线圈214和第二接收器传感器线圈216检测的电磁场的数学组合(包括例如但不限于加法、减法、时移、缩放或其他合适的数学组合)来计算直径。

处理器604被配置为在一段时间内跟踪参数S，从而促进确定钻井管柱104的直径和检测圆柱形壳体202内管接头210的存在。在替代实施方案中，确定钻井管柱104的直径使得能够检测各种其他井下设备的存在，包括例如但不限于钻铤、稳定器、扶正器、测量装置、钻头、打捞篮和导向工具。考虑到第一接收线圈214和第二接收线圈216在轴向方向上的分离，取决于钻井管柱104的输送方向，即朝向水面还是朝向海床108，第一接收线圈214对管接头210的存在的检测可能在时间上超前或滞后于第二接收线圈216的相同检测。例如，当钻井管柱104朝向海床108输送时，管接头210的存在将导致参数S和钻井管柱104的直径的暂时上升，其中所述直径与传导通过发射线圈212的电流脉冲相对应。这种暂时上升将首先在由第一接收线圈214产生的电压信号中发生，并且稍后将在第二接收线圈216的电压信号中发生。

图7是传感器系统200的电压和电流随时间变化的曲线图700，其示出了对应于管接头210的参数S的暂时上升。曲线图700包括表示电压和电流幅值的纵轴710。曲线图700包括表示传感器系统200操作的时间的横轴720。曲线图700示出了具有从0到t₂的持续时间的电流脉冲730。出于公式1中描述的积分的目的，在曲线图700上示出了时间t₃，其中t₃-t₂＝t₂-t₁。曲线图700还示出了表示在不存在管接头210的情况下与由电流脉冲730感应出的电磁场相互作用并且由第一接收线圈214和第二接收线圈216中的一个检测的钻井管柱104的电压信号740。曲线图700还示出了表示在存在管接头210的情况下与电磁场相互作用并且由第一接收线圈214和第二接收线圈216中的一个检测的钻井管柱104的电压信号750。

再次参考图6，在某些实施方案中，处理器604被配置为向公式1中描述的积分施加相移以进一步降低噪声。在某些实施方案中，脉冲发生器602被配置为产生具有相反极性的一对电流脉冲，以减小钻井管柱104的磁噪声和剩余磁化强度的影响。在某些实施方案中，处理器604被配置为将曲线拟合应用于钻井管柱104到圆柱形壳体202的计算参数S以增强管接头210的检测。在替代实施方案中，差分信号被计算为第一接收线圈214和第二接收线圈216的参数S之间的差值，其被用于消除构成钻井管柱104的金属的电磁特性变化的影响。

处理器604嵌入在海床108处的传感器系统200。处理器604联接到通信接口，所述通信接口通过通信信道612将处理器604通信地联接到钻井平台102，所述通信信道使得能够将数据从处理器604传送到钻井平台102。在某些实施方案中，通信信道612包括例如但不限于电源线信道、以太网信道、串行信道、光纤信道或适于将数据从海床108携载到钻井平台102的任何其他通信装置。通信接口包括例如但不限于处理器、驱动器、微控制器或用于将数据从处理器604转换到通信信道612上的其他处理电路。在一个实施方案中，处理器604被配置为将参数S计算为整数，例如16位整数，并且通过通信信道612传输所述整数。在某些实施方案中，周期性地(例如大致每200毫秒)进行这种传输。在其他实施方案中，进行传输的频率以及计算参数的数据表示可以变化以满足海底油气井100的具体要求。在某些实施方案中，通信信道612可以是用于海底油气井100或者更具体地用于防喷器组116的现有数据信道。

在替代实施方案中，处理器604可位于钻井平台102处。在这样的实施方案中，传感器系统200的海底部件将数字电压信号打包成消息，所述消息在数字电压信号被处理和参数S被计算之前传输到通信信道612上。

图8是传感器系统200(图2和图6所示)的一个实施方案的示意性剖视图。在图8的实施方案中，传感器系统200包括联接到圆柱形壳体202的固态传感器802、804、806和808的阵列。传感器802、804、806和808跟踪钻井管柱104在圆柱形壳体202内的位置。在这样的实施方案中，处理器604(如图6中所示)联接到传感器802、804、806和808，并且被配置为当处理来自第一接收线圈214和第二接收线圈216的电压信号以计算和跟踪钻井管柱104到圆柱形壳体202的直径随着时间的变化时，通过补偿钻井管柱104的横向移动来使用钻井管柱104的位置跟踪增强对管接头210的检测。例如，随着钻井管柱104朝向固态传感器804横向移动，固态传感器804检测到钻井管柱104移动得更近，并且固态传感器808检测到钻井管柱104对应地移动远离。在某些情况下，钻井管柱104的这种移动将噪声引入由电磁场在第一接收线圈214和第二接收线圈216中感应的电流。处理器604通过跟踪钻井管柱104的位置来减轻噪声，并且可以抵消由第一接收线圈214和第二接收线圈216产生的电压信号中呈现的噪声的至少一部分。在替代实施方案中，传感器系统200可包括较少的固态传感器，或者在其他实施方案中，可包括更多固态传感器以用于跟踪钻井管柱104的位置。

图9是操作传感器系统200(如图2和图6中所示)的示例性方法900的流程图。方法900在开始步骤910处开始。在产生步骤920处，在脉冲发生器602处产生电流脉冲。脉冲发生器602将电流脉冲传输到发射线圈212，所述发射线圈传导930所述电流脉冲以在传感器系统200的壳体202的内部空间204内感应出电磁场。

当海底油气井100操作时，钻井管柱104输送穿过传感器系统200的壳体202，与在传导步骤930处感应的电磁场相互作用，所述壳***于例如但不限于海床108处的防喷器组116内。钻井管柱104包括管接头210，所述管接头将上管段206和下管段208接合在一起，所述上管段和下管段的每一者与电磁场唯一且时变地相互作用。第一接收线圈214检测940电磁场(包括由于电磁场与钻井管柱104的相互作用引起的电磁场的扰动)。在检测940期间，在第一接收线圈214中感应出电流，所述电流产生模拟电压信号。模拟电压信号由LPF 608滤波，并且由A/D转换器606转换成由处理器604接收的数字电压信号。处理器604基于由第一接收线圈214检测到的电磁场来计算950钻井管柱104的直径。

上述传感器系统提供了一种用于检测和跟踪海底油气井的钻井管柱中的管接头的传感器系统。本文描述的传感器系统可以实施在防喷器、防喷器组、下部隔水管总成内，或者独立地定位在防喷器组和下部隔水管总成上方。本文描述的传感器系统提供嵌入在传感器系统的壳体内的发射线圈和接收线圈。由电流脉冲驱动的发射线圈在壳体的内部空间内产生电磁场，当钻井管柱输送穿过壳体时，所述电磁场与钻井管柱相互作用。电磁场(包括由于其与钻井管柱的相互作用而引起的电磁场的扰动)由接收线圈检测，并且被加以处理以基于计算的参数S确定靠近接收线圈的钻井管柱的直径。随着时间的推移跟踪钻井管柱的直径。钻井管柱的直径的时变性使得能够通过传感器系统检测钻井管柱的管接头在壳体内的存在。检测管接头的存在使得防喷器能够在井中压力升高的情况下更有效地操作，因为剪切型防喷器在通过管接头剪切时可能表现不佳。本文描述的传感器系统还在钻井管柱输送穿过其中嵌有传感器系统的壳体时提供钻井管柱中管接头的位置跟踪和数字轮廓构建。

本文描述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下中的至少一个：(a)提高管接头位置感测的可靠性；(b)降低管接头位置感测的功耗；(c)提高管接头位置感测的工作寿命；(d)减少钻井管柱轴向位移对管接头位置检测的影响；(e)提高传感器系统对健康的自我监测；(f)跟踪钻井管柱的轴向位置；(g)通过检测管接头改善剪切型防喷器的操作；并且(h)提高防喷器的可靠性。

用于传感器系统的方法、系统和设备的示例性实施方案不限于本文描述的特定实施方案，而是，系统的部件和/或方法的步骤可以独立于本文描述的其他部件和/或步骤单独加以利用。例如，所述方法还可以与其他非常规的传感器系统结合使用，并且不限于仅用本文所述的系统和方法来实践。而是，示例性实施方案可以结合许多其他应用、装备和系统来实施和利用，这些应用、装备和系统可以受益于增加的可靠性和可用性以及降低的维护和成本。

尽管本公开的各种实施方案的具体特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但这仅是为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征可以结合任何其他附图的任何特征来参考和/或要求保护。

本书面描述使用实例来公开本实施方案(包括最佳模式)，并且也使本领域的任何技术人员能够实践本实施方案，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所涵盖的方法。本公开的可以取得专利的范围由权利要求界定，并且可包括本领域的技术人员可以想到的其他实例。如果此类其他实例的结构要素与权利要求的字面语言相同，或如果此类其他实例包括的等效结构要素与权利要求的字面语言无实质差别，则此类其他实例也旨在涵盖于权利要求的范围内。