[发明专利]一种模拟多荷载作用下隔水导管动力响应的实验装置

说明书

本发明实施例公开了一种模拟多荷载作用下隔水导管动力响应的实验装置，该实验装置包括：实验水槽；隔水导管组件，包括底座和隔水导管，底座设置在实验水槽内部的底板上，隔水导管的第一端设置在底座上，隔水导管与底板垂直；环境荷载制造组件，设置在与隔水导管组件对应的第一预设位置处，用于产生对隔水导管的环境荷载；作业荷载制造组件，设置在与隔水导管组件对应的第二预设位置处，用于产生对隔水导管的作业荷载；数据采集组件，设置在与隔水导管组件对应的第三预设位置处，用于检测在环境载荷和作业载荷下隔水导管产生的形变参数，数据处理组件，与数据采集组件连接，用于处理数据采集组件采集的数据。

技术领域

本发明涉及海洋油气开发技术领域，尤其涉及一种模拟多荷载作用下隔水导管动力响应的实验装置。

背景技术

在现有技术中，隔水导管是一种从钻井平台连接到海床浅层的套管结构，是在钻井作业时隔绝海水、循环泥浆的安全通道。隔水导管是海上石油的勘探中的一种关键设备，是整个钻井系统中重要而又薄弱的环节，是影响海上钻井安全的重要因素。在实际的海上石油开发中，隔水导管将发生复杂的运动模式，引起过量的位移变形和应力应变，最终导致隔水导管结构的破坏失效。

由于隔水导管的运动和变形涉及到复杂的流固耦合问题，目前对于隔水导管的研究多数限于静力分析模型的近似数值求解，因此无法模拟和捕捉隔水导管动态下的位移和应力应变。

发明内容

本发明实施例提供一种模拟多荷载作用下隔水导管动力响应的实验装置，用于提供一种有效的模拟真实状态下隔水导管运动的实验装置，通过多物理参数同步测量，能够得到隔水导管运动特性和应力分布状态。

本发明实施例提供了一种模拟多荷载作用下隔水导管动力响应的实验装置，包括：

实验水槽；

隔水导管组件，包括底座和隔水导管，所述底座设置在所述实验水槽内部的底板上，所述隔水导管的第一端设置在所述底座上，所述隔水导管与所述底板垂直；

环境荷载制造组件，设置在与所述隔水导管组件对应的第一预设位置处，用于产生对所述隔水导管的环境荷载；

作业荷载制造组件，设置在与所述隔水导管组件对应的第二预设位置处，用于产生对所述隔水导管的作业荷载；

数据采集组件，设置在与所述隔水导管组件对应的第三预设位置处，用于检测在所述环境载荷和所述作业载荷下所述隔水导管产生的形变参数；

数据处理组件，与所述数据采集组件连接，用于处理所述数据采集组件采集的数据。

可选的，所述实验水槽包括箱体和外流管道，所述外流管道的两端均与所述箱体的容置空间连通，所述环境荷载制造组件包括外流泵，设置在所述外流管道对应的位置处，用于在所述外流管道产生第一预设流向的外流。

可选的，所述环境荷载制造组件包括造波机，设置在所述实验水槽内，用于产生波浪。

可选的，所述作业荷载制造组件包括内流泵，设置在所述实验水槽内的所述底座对应的位置处，用于产生第二预设流向的内流以及为所述隔水导管内部供水。

可选的，所述作业荷载制造组件包括顶张力装置，设置在所述隔水导管的第二端，用于对所述隔水导管产生沿所述隔水导管径向方向的顶张力。

可选的，所述作业荷载制造组件包括平台运动装置，设置在邻近所述隔水导管的第二端的对应位置处，用于对所述隔水导管产生水平方向的力。

可选的，所述数据采集组件包括多组光纤应变传感器，设置在所述隔水导管表面，沿所述隔水导管长度方向设置，每组包括4个光纤应变传感器，4个光纤应变传感器沿所述隔水导管环向间隔90°，用于采集所述隔水导管顺流向和横向的振动数据。