[发明专利]反冲力学特性的模拟实验装置及模拟实验方法

说明书

本发明提供一种可用于模拟深水钻井隔水管反冲力学特性的模拟实验装置及模拟实验方法，其中，一种可用于模拟深水钻井隔水管反冲力学特性模拟实验装置，包括：用于容纳放置测试总成的实验主体结构；所述测试总成具有反冲模拟测试管柱、以及与所述反冲模拟测试管柱的一端固定连接的张紧器、以及与所述反冲模拟测试管柱的另一端接入到BOP简易解锁装置；所述张紧器的内部置有用于测量位移振幅的液压活塞；用于测量所述反冲模拟测试管柱位移数据的数据测量采集单元。

技术领域

本发明涉及一种可用于模拟深水钻井隔水管反冲力学特性模拟实验装置及方法，主要用于测试在深水钻井隔水管解锁后其反冲力学特性的实验装置及方法。

背景技术

深水钻井过程中，遇到恶劣海况或浮式平台定位失效等情况紧急情况，需断开隔水管底部总成(low marine riser package，LMRP)和防喷器(blow-out preventer,BOP)的连接，隔水管突然解脱后会加速向上反冲，如果反冲作用控制不当，可能威胁钻井平台、隔水管体和水下井口的安全。为了了解隔水管反冲产生的原因及反冲响应规律，设计隔水管反冲响应实验装置及方法，确定隔水管紧急脱离后的轴向运动力学行为特性，对于保证紧急脱离条件下深水钻井隔水管系统的作业安全，避免隔水管反冲带来的危害具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种可用于模拟深水钻井隔水管反冲力学特性模拟实验装置及模拟实验方法。

本发明采用如下技术方案：

一种可用于模拟深水钻井隔水管反冲力学特性模拟实验装置，包括：

用于容纳放置测试总成的实验主体结构；所述测试总成具有反冲模拟测试管柱、以及与所述反冲模拟测试管柱的一端固定连接的张紧器、以及与所述反冲模拟测试管柱的另一端接入到BOP简易解锁装置；所述张紧器的内部置有用于测量位移振幅的液压活塞；

用于测量所述反冲模拟测试管柱位移数据的数据测量采集单元。

作为一种优选的实施方式，所述实验主体结构包括测试平台基座和环空套；所述环空套的一端固定连接所述测试平台基座，另一端通过端盖封堵，以形成容纳所述测试总成的空间；所述反冲模拟测试管柱和所述环空套之间形成模拟注水环空；所述测试平台基座上开设有通入所述模拟注水环空的注水端口。

作为一种优选的实施方式，所述测试平台基座上具有与所述环空套的一端固定焊接的固定卡座。

作为一种优选的实施方式，所述BOP简易解锁装置的一端具有液压可伸缩端以及将所述反冲模拟测试管柱的一端锁定的螺母扣；所述液压可伸缩端能在径向上将所述螺母扣锁紧，以锁定所述反冲模拟测试管柱的一端；所述BOP简易解锁装置能降所述液压可伸缩端解脱，使得螺母扣与所述反冲模拟测试管柱的一端脱开。

作为一种优选的实施方式，所述数据测量采集单元包括贴在所述反冲模拟测试管柱外壁上的多个位移传感器、以及与所述位移传感器相连接的测试引线；所述测试引线连接位于所述实验主体结构外的测试位移终端以及振幅信号控制终端。

作为一种优选的实施方式，所述端盖上设有引线连通杆，所述测试引线穿过所述引线连通杆与测试位移终端相连接。

作为一种优选的实施方式，所述测试引线具有防水结构。

作为一种优选的实施方式，所述BOP简易解锁装置设有用于转动所述液压可伸缩端的液压解锁活塞的解脱控制阀门；所述解脱控制阀门能在所述模拟注水环空注满水时将所述螺母扣解开，以释放所述反冲模拟测试管柱。

一种深水钻井隔水管反冲力学特性的模拟实验方法，包括以下步骤：

S100、将反冲模拟测试管柱、张紧器、液压活塞、BOP简易解锁装置、测试平台基座设置为测试总成，将所述测试总成放置在环空套与固定卡座连接形成的空间中，并形成模拟注水环空；