[發明專利]測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法

在審

• 申請號: 202010796127.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111896575A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 滕振超;劉宇;趙譽翔;張品金;劉凱琪;滕云超
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01B7/16;G01N1/28
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

一種測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法，涉及實驗模型技術領域，它包括溫控箱、加熱泵送裝置和裝土對照實驗箱體，溫控箱外設有加熱泵送裝置，溫控箱內設有溫控儀和若干個裝土對照實驗箱體，裝土對照實驗箱體均內埋設埋地管道，埋地管道橫向穿過裝土對照實驗箱體，埋地管道兩端均通過管道與加熱泵送裝置連接并形成循環結構，埋地管道上貼有應變片，應變片通過導線與靜態電阻應變儀連接；裝土對照實驗箱體內鋪設土層，土層內安裝溫度傳感器，溫度傳感器通過導線與靜態電阻應變儀連接。本測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法通過實驗土溫度的變化和管道的應變情況，準確的測量出凍土與埋地管道相互作用的關系。

技術領域：

本發明涉及實驗模型技術領域，具體涉及測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法。

背景技術：

近年以來隨著國際經濟的高速發展，能源需求不斷攀升，油氣交易量也快速增加，為了舒緩油氣產需失衡，大量油氣管道投入建設和運營。通過以往的監測可知，凍土區管道破壞嚴重，凍土的凍融循環為管道的長期運營帶來了巨大的挑戰。目前針對凍土區管道的研究尚不完善，對于凍土的凍害及其防護措施研究不夠深入。因此，對凍土區的管道問題進行深入研究很有必要。目前，對埋地輸油管道的研究還建立在現場實驗和有限元模擬研究階段，很難在實驗室環境下通過大型實驗模擬裝置來模擬溫度影響下土-埋地鋼制管道相互作用，無法模擬出不同溫度情況下的大型實驗。

發明內容：

本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的不足之處，而提供一種測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法，它可實現的通過對照實驗的觀測在不同類型土體在不同溫度條件下土-埋地鋼制管道相互作用的方法及裝置。

本發明采用的技術方案為：測量溫度土埋地管道相互作用的組合實驗裝置及制備方法，包括溫控箱、加熱泵送裝置和裝土對照實驗箱體，溫控箱外設有加熱泵送裝置，溫控箱內設有溫控儀和若干個裝土對照實驗箱體，裝土對照實驗箱體均內埋設埋地管道，埋地管道橫向穿過裝土對照實驗箱體，埋地管道兩端均通過管道與加熱泵送裝置連接并形成循環結構，埋地管道上貼有應變片，應變片通過導線與靜態電阻應變儀連接；所述的裝土對照實驗箱體內鋪設土層，土層內安裝溫度傳感器，溫度傳感器通過導線與靜態電阻應變儀連接。

所述的溫控箱是由兩塊橫向鋼板一、兩塊側向鋼板一、一塊底面鋼板一和一塊頂面鋼板圍成的閉合式箱體結構，兩塊橫向鋼板一、兩塊側向鋼板一、一塊底面鋼板一和一塊頂面鋼板內壁上均粘有內襯式苯板。

所述的裝土對照實驗箱體是由兩塊塊橫向鋼板二、兩塊側向鋼板二和一塊底面鋼板二圍成的開口式箱體結構。

所述的裝土對照實驗箱體兩側壁均焊接有照準桿；所述的埋地管道頂部均焊接有標志桿，標志桿外套有塑料套筒，標志桿和照準桿為鋼筋柱。

所述的埋地管道的管道壁上均貼有四個應變片，四個應變片均等分布在管道的圓周面上。

所述的溫度傳感器個數為若干個，由上至下、由左至右以及右前至后均有布置，由上至下布置時溫度傳感器與溫度傳感器之間的間距逐級增大。

制作方法步驟如下：

1）土樣的裝配，實驗前根據實驗要求，將實驗土樣進行處理，配置含水率，將實驗土樣分三層加二層填于各個裝土對照實驗箱體中，每層厚度控制在10cm，填土時，每層土樣應夯實填密，使其達到天然土的密度直至填至三層完畢達到管道底面；

2）將應變片貼于裝土對照實驗箱體箱內待測埋地管道，為確定埋地管道的主應力方向，故采用三軸應變花的形式，一共分為2組，一組4個檢測點，測量埋地管道軸向環向應變，進而計算管道主應力大小及方向,將連接管道進行組裝焊接，并檢查密閉性；

3）土樣繼續裝配，每10cm為一層，裝配兩層直至裝滿裝土對照實驗箱體，裝配過程中將導線留出；