[实用新型]一种海洋测试管柱力学性能实验装置

说明书

本实用新型涉及一种海洋测试管柱力学性能实验装置，包括电脑，限位器，圆柱轨道，轨道座，螺栓，动力轮，内管，固定连接器，从动轮，爬壁车框架，应变片，水池，储气罐，调节阀，流量计，输气管，外管，电缆。实验前，找到一处合适的水池，该水池须具有一定的深度和大小，可以安装整个实验装置。在水池的一侧池壁上安装轨道，爬壁车在轨道上运行，测试管柱通过专用的连接器安装在爬壁车上。实验时，打开调节阀通气，开动爬壁车携带着测试管柱在水中移动。水流的扰动和高压气体的流通使测试管柱产生振动屈曲，应变片采集数据由电缆传至电脑，得到测试管柱内管在海洋环境中的力学性能特性。本实用新型的优点是安全可靠、操作简单、测量数据精确。

技术领域

本实用新型涉及流体力学、管柱力学和天然气开采技术领域，是一种海洋测试管柱力学性能实验装置和实验方法。

背景技术

海洋环境中的高产气井管柱是高速气体的流通的通道，由于海洋中洋流的作用，海水流过产气管柱时激励起的漩涡会引发管柱的振动，另外海水的流动一定程度也会引发产气管柱的弯曲变形。因此，洋流环境中的产气管柱振动是及其重要的研究内容。

在传统的海洋油气开采过程中，产气井管道内有高速气体流过，以及海洋中洋流的共同作用，导致产气管柱发生变形和振动，对海洋油气的开采产生了一定的影响。

本实用新型在海洋油气开采的过程中，对模拟产气井管柱的变形进行了一定的测量与控制，让管柱的振动和变形在电脑中显示出来，从而通过控制管柱的结构和约束，以及控制气体的流量来达到控制洋流环境中产气管柱变形的目的。进而，在海洋油气开采过程中，对于洋流环境气井垂直管柱的变形和振动有了一定的测量与控制，从而提高了作业效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安全可靠、操作简单、测量数据精确、作业简单的一种海洋测试管柱力学性能实验装置。

一种海洋测试管柱力学性能实验装置，包括电脑，限位器，圆柱轨道，轨道座，螺栓，动力轮，内管，固定连接，从动轮，爬壁车框架，应变片，水池，储气罐，调节阀，流量计，输气管，外管，电缆，实验前，找到合适的水池，该水池必须具有足够的深度和大小，足以安装整个实验装置，在水池的一侧池壁上平行安装两根圆柱轨道，通过轨道座和螺栓安装固定在池壁上，爬壁车由动力轮，从动轮和爬壁车框架(组成，将爬壁车安装在圆柱轨道上由电脑控制其沿池壁做平移运动，爬壁车框架上下两头有向外延伸的支杆，支杆顶端可以安装固定连接器，上下两个固定连接器分别夹持测试管柱的两头，测试管柱由内管和外管共同组成，将测试管柱通过固定连接器安装在爬壁车上，爬壁车启动后动力轮转动从而带动测试管柱在水中平行运动，测试管柱的底端与输气管连接，内管的外壁贴有应变片，实验时，打开调节阀通气由流量观测流量模拟高压产气，然后启动爬壁车使测试管柱在水中移动，水流的扰动高压气体的流通使测试管柱振动屈曲，应变采集到实验数据，通过电缆送至电脑得到海洋测试管柱力学性能特性。

所述实验装置适用于模拟洋流环境垂直高压产气井的工作。

所述实验装置，需要将整个装置安装在水池的一侧池壁上进行实验。

所述测试管柱在水中移动，通过测试管柱相与水的相对运动来模拟水流的流动，从而模拟了海洋环境中的水流扰动。

所述圆柱轨道通过轨道座和螺栓安装固定在池壁上，两根圆柱轨道平行安装为爬壁车使用。

所述爬壁车由动力轮，从动轮和爬壁车框架组成，该爬壁车安装在圆柱轨道上，电脑控制动力轮从而使其在水池中做平移运动，爬壁车的运动位置受限位器限制。

所述爬壁车上下端都有向外延伸的支杆，在支杆端部安装测试管柱可以让测试管柱在运动时避开爬壁车运动引起的水流扰动，使测试管柱只受自身运动的水流扰动的影响。

所述测试管柱的两端由固定连接器安装在爬壁车上，此爬壁车在水中运动同步携带着测试管柱在水中平移运动，以测试管柱在水中平动的方式模拟洋流。