[发明专利]一种利用电阻应变仪模拟深海钻井平台避台时隔水管的受力的装置

说明书

技术领域

本发明主要应用在深水钻井平台避台模拟实验方面，特别是深海海洋钻井平台的避台时隔水管受力研究模拟实验领域。

背景技术

目前，世界油气资源的增长 50% 来自于深水，在深水区域已发现 29 个超过 5 亿桶 的大型油气田，全球各大石油公司也逐步将战略重点转入深水油气资源勘探开发，深水领域已经成为全球油气资源储量的主要接替领域。然而，我国在深水钻井技术上仍处于起步阶段，相关技术扔被外国公司垄断，尤其在隔水管安全控制技术上。隔水管系统是指连接海底防喷器与海面钻井平台的关键设备， 是从海上钻井平台下到海底的一个连接通道，其上接导流器，下连海底防喷器组，由于处于 海水之中，其所受的载荷与工况极其复杂，极易发生事故，尤其在应急避台时，隔水管需要能够快速解脱，并随平台运动撤离，在此过程中极易发生隔水管失效事故。隔水管应急避台时，由于时间紧，隔水管来不及回收，常采用硬悬挂的方式，将隔水管悬挂于卡盘上，悬挂处属于刚性连接。撤离过程中，平台悬挂着隔水管以一定的速度，进行撤离。在这种隔水管与海水的相对运动状态下，隔水管受力巨大，极易发生失效事故。所以进行相应的模拟实验变的非常必要。

发明内容

一种利用电阻应变仪测量深海钻井平台避台时隔水管受力模拟试验装置，其特征在于：包括导轨，模拟钻井平台，伺服电机，电子计算机，电阻应变仪，温度补偿，PVC管，水池，齿轮箱，电阻应变片，防水胶布，隔水管固定孔，固定螺丝螺孔，限位器。利用水池模拟海洋环境，导轨安装在水池上方，在导轨上的左端安装一个限位器。齿轮箱安装在限位器的左侧，导轨上安装一个具有燕型尾卡扣的滑块作为模拟的钻井平台。伺服电机固定在导轨的右侧，通过皮带连接两边的滑块。伺服电机连接电子计算机，利用电子计算机中购买轨道时的配套软件对其进行控制。将电阻应变片粘贴到抛光清洁的PVC管上，利用防水胶布将其固定好。直径为25毫米的PVC管为模拟的隔水管。将PVC管插入模拟钻井平台中间的固定孔然后将固定螺丝从固定螺丝螺孔中旋入将PVC管固定。另外在水池中还需要一段和模拟隔水管同规格的PVC管作为温度补偿部分，温度补偿部分用同样的方法贴电阻应变片并用导线连到电阻应变仪的专用孔位。利用电子计算机进行数据的汇总和分析。

所述PVC管的振动情况利用电阻应变仪收集。

所述水池中央安装热补偿部分。

所述导轨模组包括导轨作为主干提供支撑，伺服电机提供动力和控制速度。皮带传递动力，齿轮箱改变皮带方向。滑块在皮带带动下运动，滑块固定PVC管。其中导轨采用60导轨长约为5米，附件选配：14-14膜片联轴器1个，地脚11个，伺服电机功率为400W，扭矩1.4N/M，转速3000r/min，滑块上隔水管固定孔直径为27mm螺孔为M10-7H。采用铝合金制成。

所述的电阻应变片四个为一组粘贴在PVC管管身同高度的位置，每组中电阻应变片在PVC管截面圆周上等间距排布。PVC管的管身上等间距排布若干组电阻应变片。

所述PVC管，直径为25mm，长度为1.5~2.0米。所述电阻应变片型号为120-20AA。电阻应变片利用胶水和防水胶布固定。

一种利用电阻应变仪测量深海钻井平台避台时隔水管受力模拟试验装置的工作过程如下：

S1、实验时在电子计算机上输入需要模拟的速度等参数.

S2、电子计算机控制伺服电机运动驱动皮带，皮带带动滑块，滑块运动，连接在滑块上的PVC管随之运动，在水中模拟出隔水管的受力和形变情况。

S3、电阻应变片将情况反馈给电阻应变仪，电阻应变仪将之转换为数据提供给电子计算机，电子计算机分析模拟隔水管的形变受力情况并绘制出隔水管水下涡激振动图像，进行下一步分析。

本发明具有以下优点：

1、利用电阻应变仪模拟深水钻井平台避台时隔水管的受力的装置其特征在于加了热补偿部分，减少了温度等其他因素对实验精度的影响。

2、利用电阻应变仪模拟深水钻井平台避台时隔水管的受力的装置其特征在于将大型的钻井平台和隔水管系统进行了小型化，利用等效的实验思维和数学分析的方法来减少成本。

3、采用高频动态电阻应变仪来分析隔水管的形变和受力情况，数据准确并且制造方便。

4、应用现有的产品和工具进行有机结合来模拟隔水管受力情况，提供成本较低效果明显的实验装置。

附图说明

图1为深水钻井平台避台模拟装置的结构主视图

图2为电阻应变片在隔水管竖直方向上的粘贴方法

图3为电阻应变片在水平位置上的粘贴方式以及电路的连接方法