[發(fā)明專(zhuān)利]一種深水鉆井隔水管力學(xué)行為模擬試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110055745.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112857998A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宴濱;高德利;房軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 侯玲玲;錢(qián)能

本發(fā)明公開(kāi)一種深水鉆井隔水管力學(xué)行為模擬試驗(yàn)裝置，包括：主體結(jié)構(gòu)；所述主體結(jié)構(gòu)包括：承壓主缸筒、容納在所述承壓主缸筒內(nèi)的模擬試驗(yàn)管柱；所述模擬試驗(yàn)管柱的兩端分別固定連接加載連接桿、軸向加載環(huán)；所述軸向加載環(huán)的兩側(cè)分別具有第一進(jìn)壓腔和第二進(jìn)壓腔；主缸筒端蓋上具有通入所述第一進(jìn)壓腔的軸向加載管接頭；所述加載連接桿的外端上設(shè)有連接桿管接頭；所述加載連接桿上開(kāi)設(shè)有與所述連接桿管接頭連通的連接桿管路；所述加載連接桿的管壁上開(kāi)設(shè)有直接通入所述第二進(jìn)壓腔并與所述連接桿管路相通的壓力輸出口；載荷施加控制系統(tǒng)；所述載荷施加控制系統(tǒng)用于向所述主體結(jié)構(gòu)的第一進(jìn)壓腔和第二進(jìn)壓腔施加載荷；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管柱力學(xué)行為模擬試驗(yàn)裝置，特別是一種應(yīng)用于海洋深水鉆井領(lǐng)域的隔水管力學(xué)行為模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

鑒于石油資源特別是陸上資源的日漸枯竭，深水無(wú)疑將是未來(lái)全球石油戰(zhàn)略接替的重點(diǎn)之一。隨著海洋鉆井技術(shù)的不斷提高，海洋石油勘探開(kāi)發(fā)己從常規(guī)水深(小于500m)向深水(500m-1500m)和超深水(大于1500m)發(fā)展，深水油氣田的開(kāi)發(fā)正在成為世界石油工業(yè)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)和世界科技創(chuàng)新的前沿。國(guó)外的深水鉆井技術(shù)發(fā)展速度很快，深水鉆完井裝備的設(shè)計(jì)能力與配套水平較高，鉆井水深記錄不斷被刷新，相比較而言，我國(guó)深水石油勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)與國(guó)外技術(shù)的差距很大，己經(jīng)成為制約我國(guó)深水油氣開(kāi)發(fā)的瓶頸之一。鉆井隔水管是深水鉆井過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，是海底井口與鉆井船之間最脆弱、最重要的連接，隨著海洋鉆井向深水和超深水發(fā)展，鉆井隔水管結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，服役環(huán)境更為惡劣，除受到軸向拉壓、內(nèi)壓、外擠等作業(yè)載荷外，還會(huì)受到橫向的海流力、波浪力與平臺(tái)偏移等一系列復(fù)雜的環(huán)境荷載，會(huì)產(chǎn)生磨損、斷裂、擠毀等不同形式的失效。為確保隔水管安全作業(yè)，除了對(duì)隔水管進(jìn)行理論的分析以外，考慮到隔水管在加工制造方面的誤差及缺陷，用模擬試驗(yàn)方法得到其在外載作用下的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，進(jìn)而對(duì)隔水管力學(xué)行為進(jìn)行分析、校核管柱的強(qiáng)度是否滿(mǎn)足工作條件，是確保海洋鉆采作業(yè)安全快速進(jìn)行的有效措施。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可模擬深水條件下，對(duì)深水鉆井隔水管在承受內(nèi)外壓、軸向力及橫向力作用下的力學(xué)行為進(jìn)行模擬的試驗(yàn)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種深水鉆井隔水管力學(xué)行為模擬試驗(yàn)裝置，包括：

主體結(jié)構(gòu)；所述主體結(jié)構(gòu)包括：承壓主缸筒、容納在所述承壓主缸筒內(nèi)的模擬試驗(yàn)管柱；所述模擬試驗(yàn)管柱的兩端分別固定連接加載連接桿；所述承壓主缸筒的兩端分別固定有主缸筒端蓋；所述主缸筒端蓋內(nèi)還設(shè)有固定套設(shè)在所述加載連接桿外的軸向加載環(huán)；所述軸向加載環(huán)的兩側(cè)分別具有第一進(jìn)壓腔和第二進(jìn)壓腔；所述主缸筒端蓋上具有通入所述第一進(jìn)壓腔的軸向加載管接頭；所述加載連接桿位于所述主缸筒端蓋外的外端上設(shè)有連接桿管接頭；所述加載連接桿上開(kāi)設(shè)有與所述連接桿管接頭連通的連接桿管路；所述加載連接桿的管壁上開(kāi)設(shè)有直接通入所述第二進(jìn)壓腔并與所述連接桿管路相通的壓力輸出口；

與所述連接桿管接頭和所述軸向加載管接頭相連接的載荷施加控制系統(tǒng)；所述載荷施加控制系統(tǒng)用于向所述主體結(jié)構(gòu)的第一進(jìn)壓腔和第二進(jìn)壓腔施加載荷；

用于測(cè)量所述模擬試驗(yàn)管柱變形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述加載連接桿可沿軸向移動(dòng)地套設(shè)在所述主缸筒端蓋內(nèi)；所述承壓主缸筒內(nèi)還固定有套設(shè)在所述加載連接桿外的端部支撐環(huán)；所述軸向加載環(huán)和所述主缸筒端蓋的端部之間形成所述第一進(jìn)壓腔；所述軸向加載環(huán)和所述端部支撐環(huán)之間形成所述第二進(jìn)壓腔；所述壓力輸出口位于所述軸向加載環(huán)和所述端部支撐環(huán)之間。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述連接桿管路包括沿軸向延伸的水平管路和沿徑向延伸的徑向管路；所述水平管路的一端連通所述連接桿管接頭，所述徑向管路的一端形成所述壓力輸出口。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述壓力輸出口設(shè)有單向閥。