[发明专利]一种深水钻井软悬挂隔水管避台力学行为试验系统及其试验方法

摘要

本发明公开了一种深水钻井软悬挂隔水管避台力学行为试验系统，它包括深水试验池（1）、钻井模拟平台（2）、横梁（3）和运动滑台装置（4），横梁（3）垂直于轨道（5）设置且可沿两平行轨道（5）运动，连接梁I（7）上设置有运动滑台装置（4）；钻井模拟平台（2）与深水试验池（1）的底部之间且从上到下顺次设置有上部连接结构和隔水管模型（18）。本发明的有益效果是：能够在室内模拟深水钻井平台软悬挂隔水管运动，真实再现深海钻井时遭遇台风情况下隔水管软悬挂运动的实际工况，真实全面的研究隔水管软悬挂运动情况下的力学行为规律，为深水钻井时软悬挂隔水管安全操作提供指导。

主权项

一种深水钻井软悬挂隔水管避台力学行为试验系统，其特征在于：它包括深水试验池（1）、钻井模拟平台（2）、横梁（3）和运动滑台装置（4），深水试验池（1）的两侧均固定有轨道（5），两根轨道（5）相互平行设置，横梁（3）垂直于轨道（5）设置且可沿两平行轨道（5）运动，横梁（3）的下方设置有可沿横梁（3）左右滑动的悬挂梁（6），悬挂梁（6）的底部设置有连接梁I（7），连接梁I（7）上设置有运动滑台装置（4）；所述的运动滑台装置（4）由伺服电机I（8）、运动横梁（9）、滚轮箱（10）、运动滑块（11）、伺服电机II（12）、螺杆（13）、连接梁II（14）、固定块（15）和轴承箱（16）组成，运动横梁（9）水平设置且固定于连接梁I（7）上，运动横梁（9）上设置有导轨（26），运动横梁（9）的两端分别设置有伺服电机I（8）和滚轮箱（10），伺服电机I（8）的输出端安装有皮带轮，皮带轮与滚轮箱（10）内的滚轮之间安装有皮带（17），皮带（17）上安装有运动滑块（11），运动滑块（11）安装在导轨（26）上且可沿导轨（26）滑动，所述的运动滑块（11）上设置有固定块（15），固定块（15）内设置有螺纹孔和滑槽，连接梁II（14）垂直于运动横梁（9）设置，连接梁II（14）的上下端分别设置有伺服电机II（12）和轴承箱（16），轴承箱（16）设置在钻井模拟平台（2）上，伺服电机II（12）的输出端与轴承箱（16）之间安装有螺杆（13），螺杆（13）与固定块（15）内的螺纹孔螺纹连接，固定块（15）内的滑槽安装在连接梁II（14）上； 所述的钻井模拟平台（2）与深水试验池（1）的底部之间且从上到下顺次设置有上部连接结构和隔水管模型（18），上部连接结构由辅助接头I（19）、向心关节轴承（20）、辅助接头II（21）、自由伸缩杆内筒（22）、自由伸缩杆外筒（23）、管接头（24）和连接装置组成，辅助接头I（19）垂直于钻井模拟平台（2）设置且位于钻井模拟平台（2）的下方，辅助接头I（19）的下端与向心关节轴承（20）的上部连接，辅助接头II（21）的一端与向心关节轴承（20）的下部焊接，辅助接头II（21）的另一端与自由伸缩杆内筒（22）螺纹连接，自由伸缩杆内筒（22）伸入自由伸缩杆外筒（23）的内部，自由伸缩杆外筒（23）的内部设置有位于自由伸缩杆内筒（22）正下方的位移传感器（25），自由伸缩杆外筒（23）的底部顺次设置有管接件管接头（24）和垂向设置的隔水管模型（18），所述的钻井模拟平台（2）的底部与自由伸缩杆外筒（23）的筒壁之间均匀分布有多个连接装置，连接装置均由顺次连接的弹簧（27）、拉力传感器（28）和钢丝组成，弹簧（27）固定于钻井模拟平台（2）上，钢丝固定于自由伸缩杆外筒（23）的筒壁上；它还包括计算机（29）、与计算机（29）连接的控制箱（30）以及光纤光栅传感器（31），隔水管模型（18）的柱面上且沿隔水管模型（18）的长度方向均匀分布有多个光纤光栅传感器（31），控制箱（30）与伺服电机I（8）和伺服电机II（12）连接，计算机（29）与光纤光栅传感器（31）、位移传感器（25）和拉力传感器（28）连接。