[發(fā)明專利]水下吸力式井口模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及方法

在審

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• 申請日: 2023-05-05
• 公開（公告）號: CN116498244A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱國倞;楊進(jìn);李舒展;傅超;張珣;王佳康;楊戰(zhàn);高炳震
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B33/035
• 分類號: E21B33/035
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王洪瑞;趙燕力

本發(fā)明提供了一種水下吸力式井口模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及方法，涉及海洋油氣鉆探技術(shù)領(lǐng)域，包括實(shí)驗(yàn)池、吸力式井口、實(shí)驗(yàn)架、抽吸組件以及數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)驗(yàn)池的中空內(nèi)腔用于填充實(shí)驗(yàn)土層以及實(shí)驗(yàn)水層；吸力式井口的底端呈敞口設(shè)置；實(shí)驗(yàn)架上設(shè)有起吊機(jī)構(gòu)，起吊機(jī)構(gòu)能夠與吸力式井口相接以帶動吸力式井口做升降運(yùn)動；抽吸組件包括具有進(jìn)液口和排液口的抽吸裝置、以及第一管路，第一管路的一端可控地連通進(jìn)液口或排液口，第一管路的另一端與第一接口相連通。本發(fā)明能夠模擬水下吸力式井口的安裝和回收過程，并基于所獲取的信號進(jìn)行規(guī)律性研究，從而為水下吸力式井口的安裝和回收作業(yè)提供理論依據(jù)，以減少作業(yè)過程中的風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋油氣鉆探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水下吸力式井口模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

由于深海淺部未成巖地層強(qiáng)度不高、土質(zhì)松軟且土層較厚，導(dǎo)致在深水鉆井過程中未成巖地層易發(fā)生坍塌。海底淺層建井技術(shù)是深水鉆井工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，吸力式井口適用于軟基海底建井，具有安裝擾動小、承載力大等優(yōu)點(diǎn)，使得吸力式井口在海洋資源開發(fā)上的應(yīng)用日益廣泛。

吸力式基礎(chǔ)在海洋工程結(jié)構(gòu)物樁基方面已得到廣泛應(yīng)用，但其作為一種建井基盤結(jié)構(gòu)還處于探索階段。目前吸力式井口在水下建井方面還存在著下入深度難以預(yù)測、易下入不到位等問題，從而導(dǎo)致吸力式井口在實(shí)際應(yīng)用過程中存在安全隱患。因此，如何對水下吸力式井口的安裝及回收過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M和規(guī)律探究成為了目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水下吸力式井口模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及方法，用于對水下吸力式井口的安裝及回收過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M和規(guī)律探究，從而為水下吸力式井口的安裝及回收作業(yè)提供理論依據(jù)，進(jìn)而減少作業(yè)過程中的安全風(fēng)險。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種水下吸力式井口模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

實(shí)驗(yàn)池，具有中空內(nèi)腔，所述中空內(nèi)腔用于填充實(shí)驗(yàn)土層以及實(shí)驗(yàn)水層；

吸力式井口，所述吸力式井口的底端呈敞口設(shè)置，所述吸力式井口的頂部設(shè)有第一接口；

實(shí)驗(yàn)架，所述實(shí)驗(yàn)架上設(shè)有起吊機(jī)構(gòu)，所述起吊機(jī)構(gòu)能夠與所述吸力式井口相接以帶動所述吸力式井口做升降運(yùn)動；

抽吸組件，包括具有進(jìn)液口和排液口的抽吸裝置、以及第一管路，所述第一管路的一端可控地連通所述進(jìn)液口或所述排液口，所述第一管路的另一端與所述第一接口相連通；

以及數(shù)據(jù)采集模塊，至少用于獲取所述吸力式井口內(nèi)的壓力信號以及所述吸力式井口的位移信號。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述吸力式井口為中空的筒體，所述筒體內(nèi)設(shè)有中心管，所述中心管沿所述筒體的軸線延伸設(shè)置，所述中心管的底端與所述筒體的底端設(shè)置在同一高度，所述中心管的頂端穿設(shè)在所述筒體的外側(cè)，所述吸力式井口的頂端設(shè)有吊耳，所述起吊機(jī)構(gòu)能夠與所述吊耳相連接。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述實(shí)驗(yàn)架上設(shè)有橫置滑軌，所述起吊機(jī)構(gòu)可滑動地設(shè)置在所述橫置滑軌上，所述起吊機(jī)構(gòu)包括可滑動地設(shè)置在所述橫置滑軌上的吊機(jī)、以及設(shè)置在所述吊機(jī)上的拉索，所述拉索與所述吊耳可拆卸地相接。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括記錄儀、位移傳感器、以及壓力變送器，所述位移傳感器設(shè)置在所述吸力式井口上，所述位移傳感器能夠獲取所述吸力式井口的位移信號，所述吸力式井口上還設(shè)有第二接口，所述壓力變送器通過所述第二接口與所述吸力式井口的內(nèi)腔相連通，所述壓力變送器能夠獲取所述吸力式井口內(nèi)的壓力信號，所述記錄儀與所述位移傳感器和所述壓力變送器電連接，所述記錄儀能夠存儲所述位移信號和所述壓力信號。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述抽吸裝置包括離心泵，所述離心泵具有所述進(jìn)液口和所述排液口；在所述進(jìn)液口與所述第一管路處于連通狀態(tài)下，所述排液口與所述實(shí)驗(yàn)水層相連通；在所述排液口與所述第一管路處于連通狀態(tài)下，所述進(jìn)液口與所述實(shí)驗(yàn)水層相連通。