[发明专利]一种深水钻井隔水管力学行为模拟试验装置

说明书

本发明公开一种深水钻井隔水管力学行为模拟试验装置，包括：主体结构；所述主体结构包括：承压主缸筒、容纳在所述承压主缸筒内的模拟试验管柱；所述模拟试验管柱的两端分别固定连接加载连接杆、轴向加载环；所述轴向加载环的两侧分别具有第一进压腔和第二进压腔；主缸筒端盖上具有通入所述第一进压腔的轴向加载管接头；所述加载连接杆的外端上设有连接杆管接头；所述加载连接杆上开设有与所述连接杆管接头连通的连接杆管路；所述加载连接杆的管壁上开设有直接通入所述第二进压腔并与所述连接杆管路相通的压力输出口；载荷施加控制系统；所述载荷施加控制系统用于向所述主体结构的第一进压腔和第二进压腔施加载荷；数据采集处理系统。

技术领域

本发明涉及一种管柱力学行为模拟试验装置，特别是一种应用于海洋深水钻井领域的隔水管力学行为模拟试验装置。

背景技术

鉴于石油资源特别是陆上资源的日渐枯竭，深水无疑将是未来全球石油战略接替的重点之一。随着海洋钻井技术的不断提高，海洋石油勘探开发己从常规水深(小于500m)向深水(500m-1500m)和超深水(大于1500m)发展，深水油气田的开发正在成为世界石油工业的主要增长点和世界科技创新的前沿。国外的深水钻井技术发展速度很快，深水钻完井装备的设计能力与配套水平较高，钻井水深记录不断被刷新，相比较而言，我国深水石油勘探开发技术与国外技术的差距很大，己经成为制约我国深水油气开发的瓶颈之一。钻井隔水管是深水钻井过程中的关键设备，是海底井口与钻井船之间最脆弱、最重要的连接，随着海洋钻井向深水和超深水发展，钻井隔水管结构更加复杂，服役环境更为恶劣，除受到轴向拉压、内压、外挤等作业载荷外，还会受到横向的海流力、波浪力与平台偏移等一系列复杂的环境荷载，会产生磨损、断裂、挤毁等不同形式的失效。为确保隔水管安全作业，除了对隔水管进行理论的分析以外，考虑到隔水管在加工制造方面的误差及缺陷，用模拟试验方法得到其在外载作用下的应力应变规律，进而对隔水管力学行为进行分析、校核管柱的强度是否满足工作条件，是确保海洋钻采作业安全快速进行的有效措施。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可模拟深水条件下，对深水钻井隔水管在承受内外压、轴向力及横向力作用下的力学行为进行模拟的试验装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深水钻井隔水管力学行为模拟试验装置，包括：

主体结构；所述主体结构包括：承压主缸筒、容纳在所述承压主缸筒内的模拟试验管柱；所述模拟试验管柱的两端分别固定连接加载连接杆；所述承压主缸筒的两端分别固定有主缸筒端盖；所述主缸筒端盖内还设有固定套设在所述加载连接杆外的轴向加载环；所述轴向加载环的两侧分别具有第一进压腔和第二进压腔；所述主缸筒端盖上具有通入所述第一进压腔的轴向加载管接头；所述加载连接杆位于所述主缸筒端盖外的外端上设有连接杆管接头；所述加载连接杆上开设有与所述连接杆管接头连通的连接杆管路；所述加载连接杆的管壁上开设有直接通入所述第二进压腔并与所述连接杆管路相通的压力输出口；

与所述连接杆管接头和所述轴向加载管接头相连接的载荷施加控制系统；所述载荷施加控制系统用于向所述主体结构的第一进压腔和第二进压腔施加载荷；

用于测量所述模拟试验管柱变形数据的数据采集处理系统。

作为一种优选的实施方式，所述加载连接杆可沿轴向移动地套设在所述主缸筒端盖内；所述承压主缸筒内还固定有套设在所述加载连接杆外的端部支撑环；所述轴向加载环和所述主缸筒端盖的端部之间形成所述第一进压腔；所述轴向加载环和所述端部支撑环之间形成所述第二进压腔；所述压力输出口位于所述轴向加载环和所述端部支撑环之间。

作为一种优选的实施方式，所述连接杆管路包括沿轴向延伸的水平管路和沿径向延伸的径向管路；所述水平管路的一端连通所述连接杆管接头，所述径向管路的一端形成所述压力输出口。

作为一种优选的实施方式，所述压力输出口设有单向阀。