[实用新型]海洋固定钻井采油平台导管架应力测试模型

说明书

技术领域

本实用新型属于教学设备技术领域，特别是石油钻采专业所用教学模型。

背景技术

模型试验方法虽然很早就有人使用，但其迅速发展还是近几十年内的事，特别是质量纲分析法引入模型设计（1914年）后，才使模型试验方法得到系统的发展。测量技术的不断改进以及各种新颖材料的发现和应用也为模型试验方法创造了条件。目前模型试验方法在飞机、航天、建筑行业得到广泛的应用，石油钻机也开始应用，但对于导管架（固定式海洋钻井采油平台）特别高大、结构复杂，迄今为止仍未得到应用。

实用新型内容

本实用新型目的提供一种海洋固定钻井采油平台导管架应力测试模型，供石油海洋工程科研单位及石油院校教学使用，供他们在试验室内通过试验对导管架整体进行动力反应测试、静力强度试验与疲劳分析、整体稳定性测试。为导管架的开发研制、教学提供方便快捷地试验条件。

海洋固定钻井采油平台导管架应力测试模型，其特征是由以下模型组成：导管架主体顶端固定有下层平台，下层平台上固定上层平台，在上层平台上固定有塔形井架、起吊机、办公楼、飞机场，导管架主体下端固定在基座上，基座上一侧还装有操作箱；在基座上还通过加载耳座固定有加载油缸，加载油缸与加载工装连接并且加载工装上端连接在上层平台上。

本实用新型模型将导管架按比例缩小，并具有以下特点：

（1）本模型结构形式与原型结构完全一致，包括了原型全部承载构件，其结构形式及截面形状见附图。

（2）模型的设计原理：本模型根据相似理论设计制造而成。根据量钢分析法确定模型与原型相似关系。

（3）本模型根据导管架实际载荷分布情况设置了4个加载位置。可单独加载，也可4个加载位置同时联合进行载荷试验。

根据相似理论设计制造而成，可对导管架模型进行在静载、动力及海浪（模拟）作用下的应力测试，从而预测原型设备的性能。

具有以下优点：

（1）填补了导管架应力测试模型的空白，使以前导管架无法进行的试验得以实现，如破坏性试验。为导管架的研制提供了科学的依据，使以前难以进行的试验，可以在试验室短期内完成。有效的加快了研制石油钻机的进度，为在短期内我国石油海洋钻采平台赶超世界先进水平提供了有力的保证。

 (2)完善了石油院校教学设备，丰富了教学内容，使教学更加直观，使学生能较快的掌握导管架的性能和原理，为快速、高质量培养石油海洋平台研制人材创造了有利的条件。

（3）1台模型可供300名学生一年期间的教学和实习用，和在油田实习相比可节约教学经费600万元人民币。

（4）用于研制导管架，每台一年作50次试验，和实物相比，可节约750万元；如果5台用于科研，每年可增加效益3700万元，如果模型用10年可创效益3.7亿人民币。

附图说明

图1 导管架模型结构示意图。

图2 导管架模型结构俯视图。

图3 导管架模型结构侧视图。

图4-1--4-8为图1相对应导管架模型结构剖面图，其中图4-1为A-A 向剖面图；4-2为B-B向剖面图 ，4-3为C-C向剖面图，4-4为 D-D向剖面图，4-5为 E-E向剖面图，4-6为 G-G 向剖面图，4-7为F-F 向剖面图，4-8为H-H向剖面图，其中图4-8中A、B、C、D为四个加载位置。

具体实施方式

如图1-4给出了本实用新型海洋固定钻井采油平台导管架应力测试模型具体实施方式，其由以下模型组成：导管架主体1顶端固定有下层平台2，下层平台2上固定上层平台4，在上层平台4上固定有塔形井架5、起吊机6、办公楼7、飞机场8，导管架主体1下端固定在基座11上，基座11上一侧还装有操作箱12；在基座11上还通过加载耳座10固定有加载油缸13，加载油缸13与加载工装9连接并且加载工装9上端连接在上层平台4上。下层平台2和上层平台4之间通过立柱3连接。

安装方式：

（1）将导管架基座放置在指定位置，将导管架主体安装在基座上，并连接可靠。

（2）加载试验：将油缸下端与基座连接，将油缸上端与导管架加载部位连接，通过油缸拉力对导管架加载，可以对四个加载区域的某一区域加载，也可以对二个区域、或三个区域、或四个区域同时加载，并可从操作台压力表中读得加载数据。

（3）应力测试：应变片或传感器一般装在应力较大的构件或关键件上，通过应变仪等仪器便可在加载的同时测得相应构件上的应变，即可换算成应力。