[實用新型]一種深水鉆井工況下隔水管振動特性模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201320248422.1
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN203287174U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 劉清友;毛良杰;伊海洋;鄧猛;王國榮
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M10/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本實用新型涉及深水鉆井技術領域，特別是一種深水鉆井工況下隔水管振動特性模擬試驗裝置。

背景技術

海洋油氣資源目前已成為全球能源戰略的重要組成部分，深水海域將成為未來油氣資源勘探開發的主戰場。但深水區域開采環境惡劣，對深海鉆井裝備提出了更高的要求。隔水管系統是連接海面平臺與海底油井的橋梁，是海洋深水鉆井作業中最關鍵的設備之一，當隔水管振動固有頻率同海流產生的渦泄頻率接近而出現渦激振動現象。渦激振動不僅導致隔水管出現大幅度振動，更重要的是它將顯著降低隔水管的疲勞壽命，導致隔水管破裂、接頭斷裂等事故發生，嚴重影響深水鉆井作業周期以及海洋環境。

國內外許多研究機構對隔水管振動特性進行了研究。采用CFD模擬深水鉆井隔水管全尺寸工作量巨大，計算機等硬件設備滿足不了計算需求，因此，目前，主要以試驗和理論計算為基礎進行這方面的研究。2009年，大連理工大學的張建僑，在大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室的非線性波浪水槽中開展了細長柔性立管渦激振動的實驗，該實驗端部采用了萬向鉸，彈簧等組合裝置。2009年，中國海洋大學的陳正壽在韓國海洋研究院大型工學水槽開展了圓柱體或管體的渦激振動物理實驗，該實驗左右端部均固定。2010年，Raghavan等在密歇根大學的Low?Turbulence?Channel中進行立管模型實驗，研究了從層流對湍流狀態下，雷諾數對立管渦激振動的影響。2011年，郭海燕等在中國海洋大學風-浪-流聯合水槽中進行立管模型在不同內流、外流和頂張力作用下的渦激振動響應實驗。2011年，大連理工大學的唐國強開展了室內水池拖曳實驗，研究均勻流下大長細比立管模型的渦激振動特性。

中國專利201110143672.4，公開了一種均勻流下受預張力的深海立管列陣模型渦激模擬試驗裝置，包括：若干個深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊、第一固定柱模塊、第二固定柱模塊、加力模塊、兩個整流罩模塊、兩個壓浪板模塊和測量分析控制模塊，利用拖車和拖曳水池的相對運動模擬不同流速的均勻來流，且能夠對深海立管列陣模型兩端施加預張力，從而實現在實驗室環境下模擬深海立管列陣渦激振動，測試時間長且能夠測試流速高的橫置于拖曳水池中的深海立管模型。

中國專利201110219619.8，公開了一種階梯流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，包括拖曳水池、拖車、深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、垂直軌道模塊、水平軌道模塊、套筒模塊、測量分析控制模塊；所述水平軌道模塊掛置在拖車上，所述垂直軌道模塊有兩個，分別豎直掛置在水平軌道模塊上；所述頂部支撐模塊及底部支撐模塊分別安裝在兩個垂直軌道模塊上，且均設有加速度傳感器；所述套筒模塊中的套筒件套設于深海立管模塊的立管模型外周；所述測量分析控制模塊連接各光纖光柵傳感器、各加速度傳感器及各電機；能在階梯流下模擬深海立管渦激振動。

但是國內外相關試驗裝置均沒有考慮深水鉆井過程中鉆井排量、鉆井轉速、鉆井液密度、鉆井液粘度等因素，隔水管模型上下邊界連接方式與真實連接方式差距較大，并不能較好的模擬隔水管真實振動特性，相關試驗裝置的通用性較差，此外，相關深水鉆井隔水管模型制作以及試驗方法并不全面。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種可模擬深水鉆井多種不同工況、通用性強、試驗結果穩定可靠的深水鉆井工況下隔水管振動特性模擬試驗裝置。