[發明專利]反沖力學特性的模擬實驗裝置及模擬實驗方法

在審

• 申請號: 202110055715.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112878985A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王宴濱;高德利;辛世琳;王金鐸
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陳燁;張印鐸

本發明提供一種可用于模擬深水鉆井隔水管反沖力學特性的模擬實驗裝置及模擬實驗方法，其中，一種可用于模擬深水鉆井隔水管反沖力學特性模擬實驗裝置，包括：用于容納放置測試總成的實驗主體結構；所述測試總成具有反沖模擬測試管柱、以及與所述反沖模擬測試管柱的一端固定連接的張緊器、以及與所述反沖模擬測試管柱的另一端接入到BOP簡易解鎖裝置；所述張緊器的內部置有用于測量位移振幅的液壓活塞；用于測量所述反沖模擬測試管柱位移數據的數據測量采集單元。

技術領域

本發明涉及一種可用于模擬深水鉆井隔水管反沖力學特性模擬實驗裝置及方法，主要用于測試在深水鉆井隔水管解鎖后其反沖力學特性的實驗裝置及方法。

背景技術

深水鉆井過程中，遇到惡劣海況或浮式平臺定位失效等情況緊急情況，需斷開隔水管底部總成(low marine riser package，LMRP)和防噴器(blow-out preventer,BOP)的連接，隔水管突然解脫后會加速向上反沖，如果反沖作用控制不當，可能威脅鉆井平臺、隔水管體和水下井口的安全。為了了解隔水管反沖產生的原因及反沖響應規律，設計隔水管反沖響應實驗裝置及方法，確定隔水管緊急脫離后的軸向運動力學行為特性，對于保證緊急脫離條件下深水鉆井隔水管系統的作業安全，避免隔水管反沖帶來的危害具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本發明設計了一種可用于模擬深水鉆井隔水管反沖力學特性模擬實驗裝置及模擬實驗方法。

本發明采用如下技術方案：

一種可用于模擬深水鉆井隔水管反沖力學特性模擬實驗裝置，包括：

用于容納放置測試總成的實驗主體結構；所述測試總成具有反沖模擬測試管柱、以及與所述反沖模擬測試管柱的一端固定連接的張緊器、以及與所述反沖模擬測試管柱的另一端接入到BOP簡易解鎖裝置；所述張緊器的內部置有用于測量位移振幅的液壓活塞；

用于測量所述反沖模擬測試管柱位移數據的數據測量采集單元。

作為一種優選的實施方式，所述實驗主體結構包括測試平臺基座和環空套；所述環空套的一端固定連接所述測試平臺基座，另一端通過端蓋封堵，以形成容納所述測試總成的空間；所述反沖模擬測試管柱和所述環空套之間形成模擬注水環空；所述測試平臺基座上開設有通入所述模擬注水環空的注水端口。

作為一種優選的實施方式，所述測試平臺基座上具有與所述環空套的一端固定焊接的固定卡座。

作為一種優選的實施方式，所述BOP簡易解鎖裝置的一端具有液壓可伸縮端以及將所述反沖模擬測試管柱的一端鎖定的螺母扣；所述液壓可伸縮端能在徑向上將所述螺母扣鎖緊，以鎖定所述反沖模擬測試管柱的一端；所述BOP簡易解鎖裝置能降所述液壓可伸縮端解脫，使得螺母扣與所述反沖模擬測試管柱的一端脫開。

作為一種優選的實施方式，所述數據測量采集單元包括貼在所述反沖模擬測試管柱外壁上的多個位移傳感器、以及與所述位移傳感器相連接的測試引線；所述測試引線連接位于所述實驗主體結構外的測試位移終端以及振幅信號控制終端。

作為一種優選的實施方式，所述端蓋上設有引線連通桿，所述測試引線穿過所述引線連通桿與測試位移終端相連接。

作為一種優選的實施方式，所述測試引線具有防水結構。

作為一種優選的實施方式，所述BOP簡易解鎖裝置設有用于轉動所述液壓可伸縮端的液壓解鎖活塞的解脫控制閥門；所述解脫控制閥門能在所述模擬注水環空注滿水時將所述螺母扣解開，以釋放所述反沖模擬測試管柱。

一種深水鉆井隔水管反沖力學特性的模擬實驗方法，包括以下步驟：

S100、將反沖模擬測試管柱、張緊器、液壓活塞、BOP簡易解鎖裝置、測試平臺基座設置為測試總成，將所述測試總成放置在環空套與固定卡座連接形成的空間中，并形成模擬注水環空；