[发明专利]一种深水测试管柱动力学行为的实验装置

说明书

本发明涉及一种深水测试管柱动力学行为的实验装置。本装置包括氮气气瓶，氮气减压阀，流量计，连接管线，微型压力传感器，激光测速传感器，挠性接头，隔水管柱，声学多普勒流速剖面仪，应变花，数据采集电缆，显示器，海洋波流同造实验水槽，管柱支架，测试管柱，机械流速仪；所述氮气气瓶产生高压气流，经过氮气减压阀减小到所需要的压力，应变花采集到高压气流引起测试管柱变形的数据，激光测速传感器采集管柱整体变形，微型压力传感器采集管柱轴向方向的受力大小，显示在显示器上面。本发明的优点在于：可模拟多种海洋情况、安全可靠、操作方便、测量数据准确。

技术领域

本发明主要应用在深水流体力学和天然气开采技术领域，是一种深水测试管柱动力学行为的实验装置。

背景技术

在高压气井管柱中流过高压气体、流量和压力不断变化以及频繁启动作业，管柱受到气流影响后将会产生一定的影响，严重时会产生大量的变形，测试管柱和隔水管之间相互接触会产生一定的摩擦，进而影响正常工作，因此在此动载荷的作用下，有必要对管柱振动进行深入的研究。本发明在油气开采的过程中，对测试管柱的变形进行模拟，通过激光测速传感器采集测试管的形变显示在显示器上，其次测试管柱上的应变花将采集管的精确变形，可以通过改变气体流量和所造的波型进而达到控制测试管柱的形变的效果。在油气开采过程中，由于对测试管柱的形变有了测量与控制，提高作业效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种可模拟多种海洋情况、安全可靠、操作方便、测量数据准确的实验装置，可适用于不同作业场景的一种深水测试管柱动力学行为的实验装置。

一种深水测试管柱动力学行为的实验装置，其特征在于：包括氮气气瓶（1），氮气减压阀（2），流量计（3），连接管线（4），连接管接头（5），机械流速仪（6），声学多普勒流速剖面仪（7），微型压力传感器（8），挠性接头（9），隔水管柱（10），应变花（11），激光测速传感器（12），测试管柱（13），固定板（14），管柱支架（15），海洋波流同造实验水槽（16），数据采集电缆（17），显示器（18）。

它包括由激光测速传感器（12）、应变花（11）、微型压力传感器（8）、数据采集电缆（17）、显示器（18）组成的数据采集系统；由氮气气瓶（1）、氮气减压阀（2）的气流产生控制装置；由固定板（14）、管柱支架（15）、挠性接头（9）组成的固定装置。

海洋波流同造实验水槽（16）制造与海洋环境相似的波，气流由氮气气瓶（1）产生，经过氮气减压阀（2）减小到所需要的压力后气体均匀输送到流量计（3）和连接管线（4）中，最后通入到测试管柱（13）中，具有一定流速的气流经过测试管柱（13）时将会引起管自身的剧烈振动，甚至产生变形，测试管柱（13）外壁粘贴有一定数量的应变花（11），应变花（11）能够采集到测试管柱（13）变形数据，通过数据采集电缆（17）显示在显示器（18）上面，然后对数据进行分析可以得出振幅、频率等，以便对测试管柱（13）进行深入研究。

所述固定板（14）要强度足够，能够在测试管柱（13）产生变形时仍然能够固定在隔水管柱（10）中的位置。所述应变花（11）在测试管柱（13）上安装六组，相隔相同的间距，每层相隔180°粘贴两个应变花（11），使之可以准确地描述测试管柱（13）的应力变化。所述隔水管柱（10）采用透明有机玻璃，便于激光测速传感器（12）测量测试管柱（13）的变形，且强度和硬度足够。

本发明的具体组装操作步骤如下：

S1、安装通气装置：选择合适量程的氮气减压阀（2）、流量计（3），将氮气气瓶（1）、氮气减压阀（2）、流量计（3）依次连接，连接处均使用标准螺纹连接；

S2、安装应变花（11）：在测试管柱（13）上粘贴六组应变花（11），每一组相隔同样的长度，并且每一层贴上两个应变花（11）；