[发明专利]水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台

说明书

本发明为一种水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台，涉及海洋工程技术领域，包括顶部开口且能模拟深海工况的水池，水池的各内侧壁上设置坐标显示单元，水池内注有实验用水，实验用水上固定浮设安装船，安装船通过缆索连接模拟水下生产系统的重物，缆索上设置能实时感应检测缆索所受拉力的拉力传感器，水池远离安装船的一端设置能将重物浮吊于下放初始位置的浮吊支架，水池内设置能记录重物悬垂下放过程轨迹的水下摄像机；该实验台还包括控制部。该实验台用于观测并分析水下生产系统悬垂下放过程的运动特性，能够对水下生产系统悬垂下放过程中各项参数对下放指标以及运动状态的影响进行分析研究，为深海水下生产系统安装技术及研究提供支持及参考。

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，具体而言，是海洋工程水下安装技术领域。尤其涉及一种能测试深海悬垂下放动力学特性以及各项参数对下放过程影响的试验模拟装置——水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台。

背景技术

海洋油气开发依赖于水下生产系统，水下生产系统因具有能够提高采收率，解决油井产出物处理和输送问题，以及适用于深水或超深水油气开发等优点，正备受关注和蓬勃发展。水下生产系统深水安装技术是建设水下生产系统的基础。

目前，海洋工程领域正向深海、超深海方向发展，且对于海洋工程安装作业的成本要求和安全要求日益提高。悬垂下放法是一种水下生产系统设备安装法。在超深水环境(水深大于1500m)，传统下放法实施困难、费用昂贵且风险巨大。悬垂下放法针对深水、超深水环境具有成本低、适用深水、避免共振、对安装船舶要求低且施工方便等优点。关于深水悬垂下放法的研究目前鲜有试验方法，多数研究还局限于理论研究，如使用有限元法进行计算机仿真模拟。目前亟需能分析出安全、实用、稳定且适用于深海的下放设备参数的实验技术，为深海水下生产系统安装技术及研究提供支持及参考。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台，为深海水下生产系统安装技术及研究提供支持及参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台，用于观测并分析水下生产系统悬垂下放过程的运动特性，能够对水下生产系统悬垂下放过程中各项参数对下放指标以及运动状态的影响进行分析研究，为深海水下生产系统安装技术及研究提供支持及参考。

本发明的目的是这样实现的，一种水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台，包括顶部开口且能模拟深海工况的水池，所述水池的各内侧壁上设置坐标显示单元，所述水池内注有实验用水，所述实验用水上固定浮设安装船，所述安装船通过缆索连接模拟水下生产系统的重物，所述缆索上设置能实时感应检测所述缆索所受拉力的拉力传感器，所述水池远离所述安装船的一端设置能将所述重物浮吊于下放初始位置的浮吊支架，所述水池内设置能记录所述重物悬垂下放过程轨迹的水下摄像机；所述水下生产系统悬垂下放过程仿真实验台还包括控制部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述缆索上缠绕浮力元件。

在本发明的一较佳实施方式中，所述缆索由钢丝缆、聚酯缆和链条顺序连接构成，所述浮力元件缠绕于所述钢丝缆上，所述钢丝缆的自由端连接所述重物；所述链条连接于所述安装船上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述安装船上设置收线器，所述缆索能缠绕于所述收线器上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述水池的横截面呈矩形设置；所述水池相互垂直的两个内侧壁上分别设置一所述水下摄像机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述水池的内侧壁上设置水下造流系统，所述水池的顶部外侧设置造浪机和造风机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述安装船通过抛锚固定。

在本发明的一较佳实施方式中，所述重物内设置有陀螺仪，所述重物内还设置有能调节质量的砝码。