一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，框架結構模塊為梯形支撐鋼結構，頂部有支撐板，隔水導管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導管接頭及三段隔水導管管體；下夾緊固定模塊為液壓夾緊卡盤，夾緊卡盤有四個卡爪，上夾緊扶正模塊由三個液壓夾緊裝置組成，晃動裝置模塊由調(diào)速電機、齒輪、回轉軸承、底座、回轉臺、液壓夾緊裝置、伸縮液壓缸組成，控制系統(tǒng)模塊由操作臺控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)源組成；優(yōu)點是：試驗結果更為精確，模擬多種工況，綜合安全可靠性更高。
【專利說明】
一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及海洋鉆采工程領域，具體涉及一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著海洋油氣勘探開發(fā)力度的增加，國家重點發(fā)展海上的石油開采市場，油氣勘探開發(fā)的海域和水深在不斷增加，深水海況環(huán)境復雜，因此對作為鉆井重要工具的隔水導管的安全性提出了更高的要求。為了確保隔水導管的安全性，目前主要依靠ANSYS有限元進行理論分析計算、拉伸水壓型式試驗，針對深水海況的風、浪、涌對隔水導管產(chǎn)生的長期疲勞作用無法實現(xiàn)模擬試驗。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)雖然有些教研機構研究出了類似能夠模擬隔水導管在水流海況下的模擬試驗裝置，但是形式和實際工況相差較遠，也不能實現(xiàn)風、浪、涌對隔水導管的聯(lián)合作用力。并且模擬的隔水導管是等比例縮小之后的隔水導管尺寸，并將其橫置于水池中模擬類似海況，這種情況不能夠真實地反映隔水導管在作業(yè)海域的真實受力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗
目.ο
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，包括地基基礎模塊、框架結構模塊、隔水導管模塊、下夾緊固定模塊、上夾緊扶正模塊、晃動裝置模塊、控制系統(tǒng)模塊，所述的框架結構模塊為梯形支撐鋼結構，頂部有支撐板，梯形鋼結構框架外圍用透明采光板圍護，梯形框架結構側邊有開口；所述的隔水導管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導管接頭及三段隔水導管管體;所述的下夾緊固定模塊為液壓夾緊卡盤，夾緊卡盤有四個卡爪，卡爪為前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊;所述的上夾緊扶正模塊由三個液壓夾緊裝置組成，液壓夾緊裝置由液壓缸、伸縮節(jié)、彈簧、夾緊塊組成，伸縮節(jié)的一端固定于液壓缸的活塞上，另一端固定有夾緊塊，彈簧安裝于伸縮節(jié)縮進一段上;所述的晃動裝置模塊由調(diào)速電機、齒輪、回轉軸承、底座、回轉臺、液壓夾緊裝置、伸縮液壓缸組成，伸縮液壓缸底部用十字鉸與底座連接，缸頂活塞桿用球鉸與晃動裝置模塊底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)源組成。
[0005]所述的隔水導管管體總長度約20m，隔水導管直徑范圍為Φ406πιπι?Φ914πιπι。
[0006]所述的隔水導管接頭為卡簧式或螺紋式。
[0007]所述的夾緊卡盤開合范圍300mm?1500mm。
[0008]所述的伸縮節(jié)調(diào)節(jié)夾緊裝置夾緊范圍，使隔水導管放入試驗裝置，由彈簧和前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊夾緊隔水導管上端，形成一個彈性支撐。
[0009 ]所述的地基基礎模塊為開挖3m深的地坑。
[0010]所述的主動力系統(tǒng)源給調(diào)速電機提供動力，通過齒輪帶動回轉臺順時針及逆時針旋轉;主動力系統(tǒng)源給四個伸縮液壓缸分別提供動力。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1、試驗裝置可等比例試驗，避免縮小尺寸后受力存在的誤差，可不受隔水導管直徑限制，可模擬目前鉆井海況所用所有規(guī)格接頭的抗疲勞晃動試驗。
[0012]2、試驗裝置通過設置控制系統(tǒng)得到不同大小的作用力，可模擬隔水導管工作海況固定方式及不同年份不同時間風、浪、流對隔水導管產(chǎn)生的綜合疲勞晃動力。
[0013]3、試驗裝置可驗證隔水導管理論受力分析的數(shù)值并補充理論受力分析的局限性，結合有限元理論分析驗證隔水導管的強度、抗疲勞性的綜合安全可靠性，充分保障鉆井施工的安全。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結構示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明框架結構模塊示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明隔水導管模塊示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明下夾緊固定模塊示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明上夾緊扶正模塊示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明晃動裝置模塊示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明控制系統(tǒng)模塊示意圖。
[0021]其中:I為地基基礎模塊、2為框架結構模塊、3為隔水導管模塊、4為下夾緊固定模塊、5為上夾緊扶正模塊、6為晃動裝置模塊、7為控制系統(tǒng)模塊、8為支撐板、9為透明采光板、10為隔水導管接頭、11為隔水導管管體、12為卡爪、13為帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊、14為液壓缸、15為伸縮節(jié)、16為彈簧、17為夾緊塊、18為調(diào)速電機、19為齒輪、20為回轉軸承、21為底座、22為回轉臺、23為液壓夾緊裝置、24為伸縮液壓缸、25為操作臺控制系統(tǒng)、26為動力系統(tǒng)源。
【具體實施方式】
[0022]一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，包括地基基礎模塊1、框架結構模塊2、隔水導管模塊3、下夾緊固定模塊4、上夾緊扶正模塊5、晃動裝置模塊6、控制系統(tǒng)模塊7，所述的框架結構模塊2為梯形支撐鋼結構，頂部有支撐板8，梯形鋼結構框架外圍用透明采光板9圍護，梯形框架結構側邊有開口；所述的隔水導管模塊3為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導管接頭10及三段隔水導管管體11;所述的下夾緊固定模塊4為液壓夾緊卡盤，夾緊卡盤有四個卡爪12，卡爪12為前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊13;所述的上夾緊扶正模塊5由三個液壓夾緊裝置組成，液壓夾緊裝置由液壓缸14、伸縮節(jié)15、彈簧16、夾緊塊17組成，伸縮節(jié)15的一端固定于液壓缸14的活塞上，另一端固定有夾緊塊17，彈簧16安裝于伸縮節(jié)15縮進一段上;所述的晃動裝置模塊6由調(diào)速電機18、齒輪19、回轉軸承20、底座21、回轉臺22、液壓夾緊裝置23、伸縮液壓缸24組成，伸縮液壓缸24底部用十字鉸與底座21連接，缸頂活塞桿用球鉸與晃動裝置模塊6底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺控制系統(tǒng)25和動力系統(tǒng)源26組成。
[0023]所述的隔水導管管體11總長度約20m，隔水導管管體11直徑范圍為Φ 406mm?Φ914mm0
[0024]所述的隔水導管接頭10為卡簧式或螺紋式。
[0025]所述的夾緊卡盤開合范圍300mm?1500mm。
[0026]所述的伸縮節(jié)15調(diào)節(jié)夾緊裝置夾緊范圍，使隔水導管放入試驗裝置，由彈簧16和前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊13夾緊隔水導管上端，形成一個彈性支撐。
[0027]所述的地基基礎模塊I為開挖3m深的地坑。
[0028]所述的主動力系統(tǒng)源給調(diào)速電機提供動力，通過齒輪19帶動回轉臺22順時針及逆時針旋轉;主動力系統(tǒng)源給四個伸縮液壓缸14分別提供動力。
實施例
[0029]I)試驗前檢查試驗裝置基坑是否有滲水，下沉等現(xiàn)象，檢查試驗裝置固定鋼架的穩(wěn)定性。
[0030]2)確保下夾緊固定模塊，上夾緊扶正模塊，晃動裝置模塊的夾緊機構均處于收縮且非工作狀態(tài)，夾緊模塊處于地平面上，可選用汽車吊、懸臂吊、電葫蘆起重等多種起重方式將隔水導管從固定鋼架開口處吊入，放入基坑的下夾緊卡盤中。
[0031]3)啟動動力系統(tǒng)，下夾緊卡盤收緊夾緊隔水導管下端，上夾緊卡盤伸出夾緊扶正隔水導管上端，伸縮液壓缸頂缸伸出將晃動裝置主體推送至隔水導管需要作用力部位。動力系統(tǒng)源及操作臺控制系統(tǒng)編程聯(lián)合控制晃動裝置主體翻滾軸向晃動及回轉臺旋轉徑向晃動。翻滾晃動及旋轉晃動力同時進行，依靠液壓夾緊裝置將軸向、徑向晃動力疊加傳遞給隔水導管。模擬隔水導管工作海況下受風、浪、涌產(chǎn)生的綜合疲勞受力?；蝿拥念l率及幅度是由有限元分析得出的隔水導管在工作海況下承受的綜合軸力、剪力、彎矩轉換而來。此軸力、剪力、彎矩是分析隔水導管受力薄弱部位承受的不同風、浪、涌的綜合作用力。
[0032]4)晃動裝置模塊提供給隔水導管的晃動力是具有周期和頻率的，當?shù)竭_設定作用時間后晃動試驗裝置停止工作。
[0033]5)動力系統(tǒng)關閉，所有模塊處于非工作狀態(tài)，采用汽車吊、懸臂吊、電葫蘆起重等將隔水導管從試驗裝置吊出，拆卸隔水導管檢查隔水導管及接頭疲勞受損情況，判定隔水導管的安全性能。
【主權項】
1.一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，包括地基基礎模塊、框架結構模塊、隔水導管模塊、下夾緊固定模塊、上夾緊扶正模塊、晃動裝置模塊、控制系統(tǒng)模塊，其特征在于:所述的框架結構模塊為梯形支撐鋼結構，頂部有支撐板，梯形鋼結構框架外圍用透明采光板圍護，梯形框架結構側邊有開口；所述的隔水導管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導管接頭及三段隔水導管管體;所述的下夾緊固定模塊為液壓夾緊卡盤，夾緊卡盤有四個卡爪，卡爪為前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊;所述的上夾緊扶正模塊由三個液壓夾緊裝置組成，液壓夾緊裝置由液壓缸、伸縮節(jié)、彈簧、夾緊塊組成，伸縮節(jié)的一端固定于液壓缸的活塞上，另一端固定有夾緊塊，彈簧安裝于伸縮節(jié)縮進一段上;所述的晃動裝置模塊由調(diào)速電機、齒輪、回轉軸承、底座、回轉臺、液壓夾緊裝置、伸縮液壓缸組成，伸縮液壓缸底部用十字鉸與底座連接，缸頂活塞桿用球鉸與晃動裝置模塊底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)源組成。2.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的隔水導管管體總長度約20m，隔水導管直徑范圍為Φ 406mm?Φ 914mm。3.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的隔水導管接頭為卡簧式或螺紋式。4.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的夾緊卡盤開合范圍300mm?1500mm。5.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的伸縮節(jié)調(diào)節(jié)夾緊裝置夾緊范圍，使隔水導管放入試驗裝置，由彈簧和前端帶橡膠的滾輪滑動夾緊塊夾緊隔水導管上端，形成一個彈性支撐。6.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的地基基礎模塊為開挖3m深的地坑。7.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬隔水導管在鉆井海況下的晃動試驗裝置，其特征在于:所述的主動力系統(tǒng)源給調(diào)速電機提供動力，通過齒輪帶動回轉臺順時針及逆時針旋轉；主動力系統(tǒng)源給四個伸縮液壓缸分別提供動力。
【文檔編號】E21B47/001GK105971585SQ201610354860
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】王志明, 王桂濤, 馬會珍, 李妍
【申請人】山東祺龍海洋石油鋼管股份有限公司