[发明专利]一种深海管中管力学传递特性分析实验装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种深海管中管力学传递特性分析实验装置，具体地说是用来分析连续油管下入深海立管过程中力学传递特性的一种装置。

(二)背景技术

在海洋油气工程中，若是应用传统钻杆进行油气井的洗井、钻井等作业，操作者需要将钻杆一节一节地连接起来。这样不仅效率低，而且作业时间长，所以国际上广泛应用连续油管进行海上油气田的洗井、钻井、修井、完井、机械采油、测井射孔、油气输送等方面作业。其优点在于：连续油管是一根连续管状的高强度、低碳合金钢连续管柱，可长达7620m，可绕在卷筒上实现连续地下入和起出，与常规技术相比经济实用且作业效率高。因此，近二十年来连续油管技术引起了海上油气工业界的高度重视。但值得注意的是，连续油管的缺点在于其刚度小，在下入或作业时难以承受轴向载荷而容易发生形变，从而导致我们常说的正弦屈曲或螺旋屈曲现象，使得井眼与连续油管之间产生相互作用力，影响连续油管的通过能力和作业能力。目前，国内外学者对陆上井的这种屈曲问题进行了大量研究，取得了较为成熟的屈曲力学分析理论体系，用以指导陆上连续油管的实际作业。但是对于连续油管下入海洋立管时的力学特性研究较少，因此很有必要设计一种用来分析连续油管下入海洋立管过程中力学特性的装置，指导后期连续油管在海洋的工程应用。

目前长江大学已申请了有关连续油管力学行为模拟实验装置的专利：一种连续油管井下力学行为模拟实验装置，201020650215.5。该装置由模拟油管井系统模拟井下的作业环境，由电机驱动控制系统控制连续油管的作业，由数据采集分析系统进行数据的采集和分析，由影像记录系统对实验进行实时记录。同时世界上多所研究院校也有相关的实验台：新加坡国立大学建立了立管内连续油管拉伸实验台，将立管固定在地面上，里面插入连续油管，当拉伸连续油管时，测量立管的受力变形。

(三)发明内容

本发明涉及一种深海管中管力学传递特性分析实验装置。该实验台可以用来分析连续油管下入深海立管过程中的力学传递特性。

本发明的目的：

一种深海管中管力学传递特性分析实验装置由左框架1、管端固定测试总成2、一号螺栓3、右部框架支撑杆4、右部框架承重横梁5、拉葫芦6、钢丝绳7、定滑轮8、注入测试总成9、一号螺钉10、管端固定用上盖板11、二号螺栓12、一号螺母13、管端固定用下盖板14、三号螺栓15、二号螺母16、二号螺钉17、管端高度调节装置18、三号螺钉19、管中管系统20和实验装置底架21组成。左框架1采用焊接方式与实验装置底座21连接；管端固定测试总成2通过一号螺栓3与左框架1连接；右框架支撑杆4采用焊接的方式与实验装置底架21连接；支撑横梁5采用焊接的方式与右框架支撑杆4连接；钢丝绳7通过拉葫芦6自带的吊环与其进行连接；定滑轮8通过二号螺钉17固定在管端固定用上盖板11上，钢丝绳7穿过定滑轮8，从而改变了注入力的方向；管端固定用上盖板11通过三号螺钉19与管端固定用下盖板14进行连接；管端固定用下盖板14通过二号螺栓12、一号螺母13固定在管端高度调节装置18上；管端高度调节装置18通过三号螺栓15、二号螺母16与实验装置底架21连接；注入测试总成9通过一号螺钉10与实验装置底架21连接。

本发明实验装置的底架21由底架横梁22、底架纵梁23和底架内部横梁24组成。底架横梁22采用焊接方式与底架纵梁23连接；底架内部横梁24采用焊接方式与底架纵梁23连接。

本发明实验装置的左框架1由左框架上部连接横梁25、左框架连接梁26、型材导轨27、连接板28、左框架下部连接横梁29、四号螺栓30、三号螺母31、一号垫圈32和左框架支撑杆33组成。左框架上部连接横梁25采用焊接方式与左框架连接梁26连接，左框架上部连接横梁25采用焊接方式与左框架支撑杆33连接，左框架下部连接横梁29采用焊接方式与左框架支撑杆33连接；连接板28利用四号螺栓30固定在型材导轨27上，再利用四号螺栓30、三号螺母31和一号垫圈32将连接板与左框架下部连接横梁29进行连接，这样型材导轨27就固定在左框架下部连接横梁29上了；型材导轨27与左框架上部连接横梁25采用和上述一致的方法进行连接。

本发明实验装置的管端固定测试总成2由滑动横梁34、管端夹持测试装置35、管端法兰36、五号螺栓37、四号螺母38和二号垫圈39组成。管端夹持测试装置35通过五号螺栓37、四号螺母38和二号垫圈39固定在滑动横梁34上；管端法兰36也通过五号螺栓37、四号螺母38和二号垫圈39与滑动横梁34连接。