[发明专利]一种深水钻井隔水管与钻柱磨损模拟试验装置及试验方法

摘要

本发明涉及一种深水钻井隔水管与钻柱磨损模拟试验装置，包括可伸缩试验架（36）、隔水管与钻柱磨损试验装置、隔水管内表面磨损测量装置（33）和钻柱外表面磨损测量装置（34），所述的隔水管与钻柱磨损试验装置包括伺服电机（4）、隔水管模型（17）、钻柱模型（18）、上张力施加机构和下张力施加机构；本发明还涉及采用该试验装置的试验方法。本发明的优点在于能够对不同钻柱模型转速、不同隔水管模型张力和不同钻柱模型张力条件下，隔水管与钻柱模型发生的磨损进行模拟，同时还可各自磨损量进行有效测量，该模拟试验装置具有操作便捷和结构简单的特点，能够有效对隔水管和钻柱模型在不同工况条件下发生的磨损量进行试验研究。

主权项

一种深水钻井隔水管与钻柱磨损模拟试验装置，其特征在于：包括可伸缩试验架（36）、隔水管与钻柱磨损试验装置、隔水管内表面磨损测量装置（33）和钻柱外表面磨损测量装置（34），所述的可伸缩试验架（36）的上端安装有顶端横梁（3），可伸缩试验架（36）的下端安装有底端横梁（32），可伸缩试验架（36）的中部安装有伸缩短节（39），伸缩短节（39）与可对试验水池的海流流速以及河流的水流流速进行测量的多普勒剖面流速仪（38）相连，顶端横梁（3）的下表面固定有竖直的顶部安装板（7），顶部安装板（7）的侧面上固定有水平的伺服电机固定板（5），底端横梁（32）的上表面固定有竖直的底端安装板（23），底端安装板（23）的侧面上固定有水平的底端固定板（30）；所述的隔水管与钻柱磨损试验装置包括伺服电机（4）、隔水管模型（17）、钻柱模型（18）、上张力施加机构和下张力施加机构，隔水管模型（17）和钻柱模型（18）均为薄壁钢管，钻柱模型（18）同轴套装于隔水管模型（17）内，隔水管模型（17）的顶部盖设有隔水管密封盖（6），伺服电机（4）的尾部固定在伺服电机固定板（5）上，伺服电机（4）的输出轴穿过隔水管密封盖（6）并与钻柱模型（18）的上端传动连接，伺服电机（4）通过电缆（2）与伺服电机转速控制器（1）控制相连，所述的上张力施加机构固定在顶部安装板（7）的侧面上，上张力施加机构的工作端与隔水管模型（17）顶部相连，所述的下张力施加机构固定在底端安装板（23）的侧面上，下张力施加机构的工作端与隔水管模型（17）底部相连；测量隔水管模型（17）内表面磨损量时，所述的隔水管内表面磨损测量装置（33）安装在隔水管模型（17）的内侧壁上，测量钻柱模型（18）外表面磨损量时，所述的钻柱外表面磨损测量装置（34）安装在钻柱模型（18）的外侧壁上，所述的隔水管内表面磨损测量装置（33）包括激光传感器A（331）、安装框架A（332）、滚轮A（333）和测量数据记录仪A（335），安装框架A（332）为圆环形结构，安装框架A（332）的外侧同一圆周上间隔均匀地安装有多个用于对隔水管模型（17）内表面磨损量进行测量的激光传感器A（331），安装框架A（332）的外侧安装有多个滚轮A（333），每个滚轮A（333）与隔水管模型（17）内表面接触配合，测量数据记录仪A（335）通过传输电缆A（334）分别与每个激光传感器A（331）相连；所述的钻柱外表面磨损测量装置（34）包括激光传感器B（341）、安装框架B（342）、滚轮B（343）和测量数据记录仪B（345），安装框架B（342）为空心的柱体结构，安装框架B（342）的内壁上间隔均匀地安装有多个用于对钻柱模型（18）外表面磨损量进行测量的激光传感器B（341），安装框架B（342）的内壁上还安装有多个滚轮B（343），每个滚轮B（343）与钻柱模型（18）的外表面接触配合，测量数据记录仪B（345）通过传输电缆B（344）分别与每个激光传感器B（341）相连。