[实用新型]深水水下井口疲劳试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种疲劳试验装置，特别是关于一种在深水油气钻井装备领域领域中应用的深水水下井口疲劳试验装置。

背景技术

鉴于陆上石油资源的日渐枯竭，海洋逐渐成为我国石油战略接替的重点，尤其是我国南海深水区域丰富的油气资源。深水水下井口是海洋油气资源勘探与开发的关键设备，起到连接地层井筒系统和隔水管系统的作用。实际工作中，深水水下井口在隔水管波激振动和涡激振动的激励下，水下井口内部出现循环交变应力，易发生疲劳损伤失效。目前，国内外主要开展深水水下井口的疲劳损伤数值模拟研究，尚未开展深水水下井口疲劳试验研究，鉴于深水水下井口结构复杂，数值模拟与仿真难以准确识别水下井口疲劳损伤性能及热点，需要进一步开展深水水下井口疲劳试验研究。为了实现深水水下井口疲劳试验，需设计一套深水水下井口疲劳试验装置，通过水下井口疲劳试验识别井口疲劳损伤热点及疲劳性能曲线，从而为准确的水下井口疲劳损伤评估奠定基础。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种深水水下井口疲劳试验装置，其结构简单，试验能耗低，试验精度高，安全性能好，具有较强的水下井口疲劳试验能力。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种深水水下井口疲劳试验装置，其特征在于：该装置包括动力与控制系统、传动系统、井口系统、数据采集与处理系统以及安全防护罩；所述数据采集与处理系统将采集到所述井口系统的状态数据传输至所述动力与控制系统，所述动力与控制系统根据接收到的状态数据驱动所述控制传动系统；并在所述井口系统上部设置有所述安全防护罩，且所述传动系统也位于所述安全防护罩内；所述动力与控制系统包括电动机、变频控制器和计算机；所述电动机通过所述变频控制器与所述计算机。

进一步，所述传动系统包括挠性联轴器、锥齿轮组、传动轴、轴承、法兰、法兰盖和偏心质量块；所述挠性联轴器一端通过所述锥齿轮组与所述电动机输出轴连接，所述挠性联轴器另一端通过销钉和第一平键与所述传动轴一端连接；所述传动轴另一端安装在所述轴承内部，且所述轴承位于所述法兰内，并在所述法兰上设置有所述法兰盖；所述传动轴另一端通过所述法兰与所述井口系统连接；靠近所述法兰侧的所述传动轴上设置有所述偏心质量块。

进一步，所述偏心质量块包括主偏心块和附加偏心块；所述主偏心块穿设在所述传动轴上，在所述传动轴与所述主偏心块之间设置第二平键和挡圈；所述附加偏心块位于所述主偏心块一端，且所述附加偏心块对称设置在所述主偏心块两侧。

进一步，所述挠性联轴器为万向伸缩联轴器。

进一步，所述井口系统包括防喷器组、高压井口、表层套管、导管、水泥环和低压井口；所述防喷器组顶部与所述法兰通过螺栓连接，所述防喷器组底部与所述高压井口顶部连接；所述高压井口底部与所述表层套管连接；所述表层套管设置在所述导管内部，所述导管位于土壤内；位于所述导管与所述表层套管之间的环空空间内设置有水泥形成所述水泥环，且所述导管与所述低压井口连接，所述低压井口与所述水泥环之间存在空隙构成水泥环出口。

进一步，所述高压井口底部与所述表层套管之间、所述低压井口与所述导管之间的连接方式都采用焊接；所述导管采用多个子管构成，相邻子管之间采用螺纹接头连接，所述表层套管采用多个套管构成，相邻套管之间也采用所述螺纹接头连接。

进一步，所述表层套管上还设置有测试引线，所述测试引线通过所述水泥环出口与所述数据采集与处理系统连接。

进一步，所述防喷器组内设置有配重块。

进一步，所述数据采集与处理系统包括应变式传感器和应变仪；所述应变式传感器粘贴在所述导管和表层套管的所述螺纹接头处，以及所述高压井口底部与所述表层套管之间、所述低压井口与所述导管之间的焊缝处；所述应变式传感器通过测试引线与所述应变仪连接，且所述表层套管的测试引线也与所述应变仪连接，所述应变仪与所述计算机连接。

进一步，所述安全防护罩为对称两半式结构，对称面法向开有通孔，且所述通孔沿轴向均布；所述安全防护罩底部安装万向轮。