一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，框架結(jié)構(gòu)模塊為梯形支撐鋼結(jié)構(gòu)，頂部有支撐板，隔水導(dǎo)管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導(dǎo)管接頭及三段隔水導(dǎo)管管體；下夾緊固定模塊為液壓夾緊卡盤，夾緊卡盤有四個(gè)卡爪，上夾緊扶正模塊由三個(gè)液壓夾緊裝置組成，晃動(dòng)裝置模塊由調(diào)速電機(jī)、齒輪、回轉(zhuǎn)軸承、底座、回轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓夾緊裝置、伸縮液壓缸組成，控制系統(tǒng)模塊由操作臺(tái)控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)源組成；優(yōu)點(diǎn)是：試驗(yàn)結(jié)果更為精確，模擬多種工況，綜合安全可靠性更高。
【專利說(shuō)明】
一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及海洋鉆采工程領(lǐng)域，具體涉及一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋油氣勘探開發(fā)力度的增加，國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展海上的石油開采市場(chǎng)，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(fù)雜，因此對(duì)作為鉆井重要工具的隔水導(dǎo)管的安全性提出了更高的要求。為了確保隔水導(dǎo)管的安全性，目前主要依靠ANSYS有限元進(jìn)行理論分析計(jì)算、拉伸水壓型式試驗(yàn)，針對(duì)深水海況的風(fēng)、浪、涌對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生的長(zhǎng)期疲勞作用無(wú)法實(shí)現(xiàn)模擬試驗(yàn)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)雖然有些教研機(jī)構(gòu)研究出了類似能夠模擬隔水導(dǎo)管在水流海況下的模擬試驗(yàn)裝置，但是形式和實(shí)際工況相差較遠(yuǎn)，也不能實(shí)現(xiàn)風(fēng)、浪、涌對(duì)隔水導(dǎo)管的聯(lián)合作用力。并且模擬的隔水導(dǎo)管是等比例縮小之后的隔水導(dǎo)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(shí)地反映隔水導(dǎo)管在作業(yè)海域的真實(shí)受力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)
目.ο
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，包括地基基礎(chǔ)模塊、框架結(jié)構(gòu)模塊、隔水導(dǎo)管模塊、下夾緊固定模塊、上夾緊扶正模塊、晃動(dòng)裝置模塊、控制系統(tǒng)模塊，所述的框架結(jié)構(gòu)模塊為梯形支撐鋼結(jié)構(gòu)，頂部有支撐板，梯形鋼結(jié)構(gòu)框架外圍用透明采光板圍護(hù)，梯形框架結(jié)構(gòu)側(cè)邊有開口；所述的隔水導(dǎo)管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導(dǎo)管接頭及三段隔水導(dǎo)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(gè)卡爪，卡爪為前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊;所述的上夾緊扶正模塊由三個(gè)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(jìn)一段上;所述的晃動(dòng)裝置模塊由調(diào)速電機(jī)、齒輪、回轉(zhuǎn)軸承、底座、回轉(zhuǎn)臺(tái)、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(dòng)裝置模塊底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺(tái)控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)源組成。
[0005]所述的隔水導(dǎo)管管體總長(zhǎng)度約20m，隔水導(dǎo)管直徑范圍為Φ406πιπι?Φ914πιπι。
[0006]所述的隔水導(dǎo)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(dǎo)管放入試驗(yàn)裝置，由彈簧和前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊夾緊隔水導(dǎo)管上端，形成一個(gè)彈性支撐。
[0009 ]所述的地基基礎(chǔ)模塊為開挖3m深的地坑。
[0010]所述的主動(dòng)力系統(tǒng)源給調(diào)速電機(jī)提供動(dòng)力，通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);主動(dòng)力系統(tǒng)源給四個(gè)伸縮液壓缸分別提供動(dòng)力。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1、試驗(yàn)裝置可等比例試驗(yàn)，避免縮小尺寸后受力存在的誤差，可不受隔水導(dǎo)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(dòng)試驗(yàn)。
[0012]2、試驗(yàn)裝置通過設(shè)置控制系統(tǒng)得到不同大小的作用力，可模擬隔水導(dǎo)管工作海況固定方式及不同年份不同時(shí)間風(fēng)、浪、流對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生的綜合疲勞晃動(dòng)力。
[0013]3、試驗(yàn)裝置可驗(yàn)證隔水導(dǎo)管理論受力分析的數(shù)值并補(bǔ)充理論受力分析的局限性，結(jié)合有限元理論分析驗(yàn)證隔水導(dǎo)管的強(qiáng)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(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)模塊示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明隔水導(dǎo)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(dòng)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(chǔ)模塊、2為框架結(jié)構(gòu)模塊、3為隔水導(dǎo)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(dòng)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(dǎo)管接頭、11為隔水導(dǎo)管管體、12為卡爪、13為帶橡膠的滾輪滑動(dòng)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(jī)、19為齒輪、20為回轉(zhuǎn)軸承、21為底座、22為回轉(zhuǎn)臺(tái)、23為液壓夾緊裝置、24為伸縮液壓缸、25為操作臺(tái)控制系統(tǒng)、26為動(dòng)力系統(tǒng)源。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，包括地基基礎(chǔ)模塊1、框架結(jié)構(gòu)模塊2、隔水導(dǎo)管模塊3、下夾緊固定模塊4、上夾緊扶正模塊5、晃動(dòng)裝置模塊6、控制系統(tǒng)模塊7，所述的框架結(jié)構(gòu)模塊2為梯形支撐鋼結(jié)構(gòu)，頂部有支撐板8，梯形鋼結(jié)構(gòu)框架外圍用透明采光板9圍護(hù)，梯形框架結(jié)構(gòu)側(cè)邊有開口；所述的隔水導(dǎo)管模塊3為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導(dǎo)管接頭10及三段隔水導(dǎo)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(gè)卡爪12，卡爪12為前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊13;所述的上夾緊扶正模塊5由三個(gè)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(jìn)一段上;所述的晃動(dòng)裝置模塊6由調(diào)速電機(jī)18、齒輪19、回轉(zhuǎn)軸承20、底座21、回轉(zhuǎn)臺(tái)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(dòng)裝置模塊6底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺(tái)控制系統(tǒng)25和動(dòng)力系統(tǒng)源26組成。
[0023]所述的隔水導(dǎo)管管體11總長(zhǎng)度約20m，隔水導(dǎo)管管體11直徑范圍為Φ 406mm?Φ914mm0
[0024]所述的隔水導(dǎo)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(dǎo)管放入試驗(yàn)裝置，由彈簧16和前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊13夾緊隔水導(dǎo)管上端，形成一個(gè)彈性支撐。
[0027]所述的地基基礎(chǔ)模塊I為開挖3m深的地坑。
[0028]所述的主動(dòng)力系統(tǒng)源給調(diào)速電機(jī)提供動(dòng)力，通過齒輪19帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)22順時(shí)針及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);主動(dòng)力系統(tǒng)源給四個(gè)伸縮液壓缸14分別提供動(dòng)力。
實(shí)施例
[0029]I)試驗(yàn)前檢查試驗(yàn)裝置基坑是否有滲水，下沉等現(xiàn)象，檢查試驗(yàn)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(dòng)裝置模塊的夾緊機(jī)構(gòu)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(dǎo)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(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，下夾緊卡盤收緊夾緊隔水導(dǎo)管下端，上夾緊卡盤伸出夾緊扶正隔水導(dǎo)管上端，伸縮液壓缸頂缸伸出將晃動(dòng)裝置主體推送至隔水導(dǎo)管需要作用力部位。動(dòng)力系統(tǒng)源及操作臺(tái)控制系統(tǒng)編程聯(lián)合控制晃動(dòng)裝置主體翻滾軸向晃動(dòng)及回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)徑向晃動(dòng)。翻滾晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)晃動(dòng)力同時(shí)進(jìn)行，依靠液壓夾緊裝置將軸向、徑向晃動(dòng)力疊加傳遞給隔水導(dǎo)管。模擬隔水導(dǎo)管工作海況下受風(fēng)、浪、涌產(chǎn)生的綜合疲勞受力?；蝿?dòng)的頻率及幅度是由有限元分析得出的隔水導(dǎo)管在工作海況下承受的綜合軸力、剪力、彎矩轉(zhuǎn)換而來(lái)。此軸力、剪力、彎矩是分析隔水導(dǎo)管受力薄弱部位承受的不同風(fēng)、浪、涌的綜合作用力。
[0032]4)晃動(dòng)裝置模塊提供給隔水導(dǎo)管的晃動(dòng)力是具有周期和頻率的，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定作用時(shí)間后晃動(dòng)試驗(yàn)裝置停止工作。
[0033]5)動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)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(dǎo)管從試驗(yàn)裝置吊出，拆卸隔水導(dǎo)管檢查隔水導(dǎo)管及接頭疲勞受損情況，判定隔水導(dǎo)管的安全性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，包括地基基礎(chǔ)模塊、框架結(jié)構(gòu)模塊、隔水導(dǎo)管模塊、下夾緊固定模塊、上夾緊扶正模塊、晃動(dòng)裝置模塊、控制系統(tǒng)模塊，其特征在于:所述的框架結(jié)構(gòu)模塊為梯形支撐鋼結(jié)構(gòu)，頂部有支撐板，梯形鋼結(jié)構(gòu)框架外圍用透明采光板圍護(hù)，梯形框架結(jié)構(gòu)側(cè)邊有開口；所述的隔水導(dǎo)管模塊為3根隔水管連接而成，包含兩套隔水導(dǎo)管接頭及三段隔水導(dǎo)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(gè)卡爪，卡爪為前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊;所述的上夾緊扶正模塊由三個(gè)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(jìn)一段上;所述的晃動(dòng)裝置模塊由調(diào)速電機(jī)、齒輪、回轉(zhuǎn)軸承、底座、回轉(zhuǎn)臺(tái)、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(dòng)裝置模塊底座連接，所述的控制系統(tǒng)模塊由操作臺(tái)控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)源組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的隔水導(dǎo)管管體總長(zhǎng)度約20m，隔水導(dǎo)管直徑范圍為Φ 406mm?Φ 914mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的隔水導(dǎo)管接頭為卡簧式或螺紋式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)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(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)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(dǎo)管放入試驗(yàn)裝置，由彈簧和前端帶橡膠的滾輪滑動(dòng)夾緊塊夾緊隔水導(dǎo)管上端，形成一個(gè)彈性支撐。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的地基基礎(chǔ)模塊為開挖3m深的地坑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隔水導(dǎo)管在鉆井海況下的晃動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的主動(dòng)力系統(tǒng)源給調(diào)速電機(jī)提供動(dòng)力，通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；主動(dòng)力系統(tǒng)源給四個(gè)伸縮液壓缸分別提供動(dòng)力。
【文檔編號(hào)】E21B47/001GK105971585SQ201610354860
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】王志明, 王桂濤, 馬會(huì)珍, 李妍
【申請(qǐng)人】山東祺龍海洋石油鋼管股份有限公司