[发明专利]海底管道铺设残余变形模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种海底管道铺设残余变形模拟装置及方法，涉及管道铺管试验技术领域，海底管道铺设残余变形模拟装置包括主体、电机模块、数据采集模块及用于铺设管道的轨道模块；主体上设有一级平台及二级平台，一级平台的水平高度高于二级平台的水平高度；轨道模块包括弧形导轨及基座，弧形导轨的顶部伸出基座并可拆卸连接于一级平台上，基座的底部可拆卸连接于二级平台上，且弧形导轨的末端伸出二级平台或弧形导轨的末端与二级平台的末端在竖直方向上齐平；电机模块用于驱动铺设于弧形导轨上的管道；数据采集模块用于实时采集弧形导轨上的管道的变形数据。本发明可有效模拟海底管道铺设过程中的应力应变状态，测量管道铺设后的残余应力水平。

技术领域

本发明涉及管道铺管试验技术领域，尤其涉及一种海底管道铺设残余变形模拟装置及一种海底管道铺设残余变形模拟方法。

背景技术

近几年，中国海洋石油、天然气开发不断取得新进展，油气产量逐年增加。海上开采出的石油天然气主要靠管道进行输送，海底管道成为深水油气田开发工程建设的一个重要组成部分，海洋管道铺设技术在油气集输中的作用越来越重要。

然而，受涌浪等复杂海况影响，海底管道复杂环境下的铺设作业始终是海上油气田开发工程面临的一大难题。但是，目前尚未有针对海底管道铺设残余变形模拟装置及方法，研究人员无法在实验室内对海底管道铺设残余变形进行研究，综上，对于铺管状态下的管道形态模拟已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种海底管道铺设残余变形模拟装置及方法，可有效模拟海底管道铺设过程中的应力应变状态。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海底管道铺设残余变形模拟装置，包括主体、电机模块、数据采集模块及用于铺设管道的轨道模块；所述主体上设有一级平台及二级平台，所述一级平台的水平高度高于所述二级平台的水平高度以使所述主体形成阶梯状结构；所述轨道模块包括弧形导轨及用于支撑所述弧形导轨的基座，所述弧形导轨的顶部伸出所述基座并可拆卸连接于所述一级平台上，所述基座的底部可拆卸连接于所述二级平台上，且所述弧形导轨的末端伸出所述二级平台或所述弧形导轨的末端与所述二级平台的末端在竖直方向上齐平；所述电机模块用于驱动铺设于所述弧形导轨上的所述管道，以使所述管道沿所述弧形导轨移动；所述数据采集模块设于所述管道外壁上，用于实时采集所述弧形导轨上的所述管道的残余变形数据。

作为上述方案的改进，所述一级平台上设有基准导轨座，所述弧形导轨的顶部可拆卸连接于所述基准导轨座上；所述二级平台上设有至少一个定点导轨座，所述基座的底部可拆卸连接于至少一个所述定点导轨座上。

作为上述方案的改进，所述弧形导轨的顶部设有基准定位滑轮，所述基准定位滑轮可嵌于所述基准导轨座上并能在所述基准导轨座内调整位置，以使所述弧形导轨的顶部连接于所述一级平台上；所述基座的底部设有定点定位滑轮，所述定点定位滑轮可嵌于所述定点导轨座上并能在所述基准导轨座内调整位置，以使基座的底部连接于所述二级平台上。

作为上述方案的改进，所述二级平台包括可拆卸连接的基准平台及延伸平台，基准平台及延伸平台的水平高度相同。

作为上述方案的改进，所述一级平台上设有水平导轨，所述水平导轨用于限制所述管道在所述一级平台上的位置。

作为上述方案的改进，所述电机模块包括第一电机及第二电机，所述第一电机用于牵引所述管道的起始端，所述第二电机用于牵引所述管道的尾端。

作为上述方案的改进，所述电机模块还包括垂直轨道，所述第一电机设于所述垂直轨道上并能沿所述垂直轨道上下移动，以调整所述第一电机的水平高度。

作为上述方案的改进，所述海底管道铺设残余变形模拟装置包括多条轨道模块，每条轨道模块中的弧形导轨的曲率半径不同。