[發(fā)明專利]隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱縱向加載的測試系統(tǒng)及測試方法

在審

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• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111721637A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許杰;楊進(jìn);胡南丁;關(guān)湃;謝濤;龐洪林;李翔云;王奕辰;包蘇都娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中海石油（中國）有限公司天津分公司;中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01C5/00;G01B21/32
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 韓嫚嫚;趙燕力

本發(fā)明提供了一種隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱縱向加載的測試系統(tǒng)及測試方法，該測試系統(tǒng)包括：縱向加載裝置，其用于對所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭進(jìn)行縱向靜力壓載；沿縱向布置于所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭的沉降量傳感器，其用于測量所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭的沉降量；多個第一應(yīng)變傳感器，其沿縱向布置于所述鉆井隔水導(dǎo)管的外壁；多個第二應(yīng)變傳感器，其沿縱向布置于所述表層套管的外壁。通過本發(fā)明，可以提高測試獲取的隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的極限承載力值的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋鉆井裝備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱縱向加載的測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)

鉆井隔水導(dǎo)管是海洋油氣鉆井作業(yè)中連接井口設(shè)備與海底油氣藏的關(guān)鍵裝備，鉆井隔水導(dǎo)管不僅為鉆井液提供循環(huán)通道，更為井口設(shè)備提供承載力，保證井口設(shè)備穩(wěn)定在預(yù)定位置。

鉆井隔水導(dǎo)管的承載力主要由鉆井隔水導(dǎo)管與土壤之間的側(cè)向摩擦力來提供。在完井階段，通過向鉆井隔水導(dǎo)管與表層套管之間所形成的環(huán)空中注入水泥漿，凝固后形成鉆井隔水導(dǎo)管-水泥環(huán)-表層套管的鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱結(jié)構(gòu)。鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的形成，將鉆井隔水導(dǎo)管與表層套管固結(jié)為一個整體，增加了管柱整體與土壤之間的側(cè)向摩擦力，從而進(jìn)一步提高了鉆井隔水導(dǎo)管的承載能力及穩(wěn)定性。

在利用鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱結(jié)構(gòu)承擔(dān)井口設(shè)備時，需要根據(jù)極限承載力數(shù)據(jù)來設(shè)計鉆井隔水導(dǎo)管的入泥深度。一方面，鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱結(jié)構(gòu)的極限承載力測算值相對實際值過小時，可能造成承載力不足，導(dǎo)致發(fā)生井口下沉失穩(wěn)等安全事故；另一方面，鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱結(jié)構(gòu)的極限承載力測算值相對實際值過大時，會帶來經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，鉆井隔水導(dǎo)管打樁拒錘等安全事故，同樣威脅鉆井作業(yè)安全。但是，目前缺少進(jìn)行鉆井隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱結(jié)構(gòu)的承壓模擬測試的裝置，因而難以獲取準(zhǔn)確的極限承載力值，給鉆井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了困難，增加了保障鉆井隔水導(dǎo)管與井口的安全的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱縱向加載的測試系統(tǒng)及測試方法，以提高測試獲取的隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的極限承載力值的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱縱向加載的測試系統(tǒng)，用于對隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱進(jìn)行縱向加載的測試，所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱包括鉆井隔水導(dǎo)管、設(shè)于所述鉆井隔水導(dǎo)管內(nèi)的表層套管、和設(shè)于所述鉆井隔水導(dǎo)管與所述表層套管之間的環(huán)空水泥環(huán)；所述測試系統(tǒng)包括：

縱向加載裝置，其用于對所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭進(jìn)行縱向靜力壓載；

沿縱向布置于所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭的沉降量傳感器，其用于測量所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭的沉降量；

多個第一應(yīng)變傳感器，其沿縱向布置于所述鉆井隔水導(dǎo)管的外壁；

多個第二應(yīng)變傳感器，其沿縱向布置于所述表層套管的外壁。

在優(yōu)選的實施方式中，所述測試系統(tǒng)包括固設(shè)的沉降基準(zhǔn)梁，所述沉降基準(zhǔn)梁位于所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的一側(cè)且沿水平方向設(shè)置，所述沉降量傳感器具有固定端和測量端，所述固定端和所述測量端分別與所述隔水導(dǎo)管復(fù)合管柱的樁頭、和所述沉降基準(zhǔn)梁一一對應(yīng)地連接。

在優(yōu)選的實施方式中，所述測試系統(tǒng)包括多個所述沉降基準(zhǔn)梁，多個所述沉降基準(zhǔn)梁包括第一沉降基準(zhǔn)梁和第二沉降基準(zhǔn)梁；在水平面的投影上，所述第一沉降基準(zhǔn)梁和所述第二沉降基準(zhǔn)梁平行設(shè)置且關(guān)于所述鉆井隔水導(dǎo)管的一條直徑對稱；所述第一沉降基準(zhǔn)梁連接有至少一個所述沉降量傳感器，連接于所述第一沉降基準(zhǔn)梁的至少一個所述沉降量傳感器包括第一沉降量傳感器；所述第二沉降基準(zhǔn)梁連接有至少一個所述沉降量傳感器，連接于所述第二沉降基準(zhǔn)梁的至少一個所述沉降量傳感器包括第二沉降量傳感器，所述第一沉降量傳感器和所述第二沉降量傳感器關(guān)于所述鉆井隔水導(dǎo)管的軸線對稱。