海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，其涉及海洋石油钻井技术领域，包括：井口平台,井口平台上具有开口；卡盘机构，卡盘机构位于井口平台上方；安装在井口平台上并位于卡盘机构与井口平台之间的万向节机构；隔水管，隔水管穿设过卡盘机构和井口平台的开口；套设固定在隔水管上的多个传感器固定环，传感器固定环上安装有应力传感器以及位置传感器；计算控制单元，计算控制单元用于收集应力传感器、位置传感器测试得到的数据，并根据数据对万向节机构进行控制，从而调节万向节机构的倾斜角度。本申请能对不同偏移和顶部夹角下隔水管的位移和应力进行实时监测，从而更加合理和准确地规范悬挂隔水管适用范围。而更加合理和准确地规范悬挂隔水管适用范围。而更加合理和准确地规范悬挂隔水管适用范围。

Simulation experiment device of marine drilling riser hard suspension

【技术实现步骤摘要】
海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置


[0001]本技术涉及海洋石油钻井
，特别涉及一种海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置。

技术介绍

[0002]海洋钻井隔水管是在海洋钻井中循环泥浆的安全通道，其上接平台卡盘，下连防喷器，在相邻井位移或遭遇台风时，解脱隔水管是提高作业时效，保证平台和隔水管安全的重要手段。因此，平台悬挂隔水管拖航的稳定性分析对于海洋石油钻探起着重要的作用。
[0003]现有的分析都采用数值模拟的方式，不能准确地反应平台悬挂的隔水管的力学行为。随着水深增加，隔水管总体的重量不断增大，再加上海洋环境的恶劣，硬悬挂状态下隔水管的力学性能会变得更为脆弱。因此，建立一套科学高效的海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置对于深入研究平台悬挂隔水管的力学行为，更准确合理的设计平台拖航方案具有重要作用。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，其能对不同偏移和顶部夹角下隔水管的位移和应力进行实时监测，从而更加合理和准确地规范悬挂隔水管适用范围。
[0005]本技术实施例的具体技术方案是：
[0006]一种海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，包括：
[0007]井口平台,所述井口平台上具有开口；
[0008]卡盘机构，所述卡盘机构位于所述井口平台上方；
[0009]安装在所述井口平台上并位于所述卡盘机构与所述井口平台之间的万向节机构，所述万向节机构用于支撑所述卡盘机构并能调节所述卡盘机构的各个方向的倾角；
[0010]隔水管，所述隔水管穿设过所述卡盘机构和所述井口平台的开口，所述卡盘机构能够夹持住隔水管；
[0011]套设固定在所述隔水管上的多个传感器固定环，所述传感器固定环位于不同的高度，所述传感器固定环上安装有应力传感器以及位置传感器；
[0012]计算控制单元，所述计算控制单元用于收集所述应力传感器、所述位置传感器测试得到的数据，并根据所述数据对所述万向节机构进行控制，从而调节所述万向节机构的倾斜角度。
[0013]优选地，所述卡盘机构包括：底座，设置在所述底座上的多个夹紧单元，所述夹紧单元绕所述开口呈圆周分布，所述夹紧单元包括：夹紧齿，一端与所述夹紧齿相连接的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构的另一端与所述底座相连接，所述液压伸缩机构能沿着所述开口的径向方向进行伸缩以带动所述夹紧齿移动。
[0014]优选地，所述传感器固定环呈部分圆环状，其中部断开以使其具有相对的第一端
和第二端，所述传感器固定环的第一端和所述传感器固定环的第二端之间通过螺栓相连接在一起。
[0015]优选地，所述传感器固定环的第一端焊接有第一锁紧块，所述第一锁紧块沿所述传感器固定环的径向方向延伸，所述传感器固定环的第二端焊接有第二锁紧块，所述第二锁紧块沿所述传感器固定环的径向方向延伸，所述第一锁紧块和所述第二锁紧块上开设有通孔，所述螺栓穿设在所述通孔中。
[0016]优选地，所述应力传感器和所述位置传感器设置在所述传感器固定环的外侧壁。
[0017]优选地，所述计算控制单元与所述应力传感器、所述位置传感器之间通过无线传输方式实现数据传输。
[0018]优选地，所述井口平台上安装有滑轨，所述万向节机构安装在所述滑轨上，所述万向节机构能在所述滑轨上进行水平滑动。
[0019]优选地，所述应力传感器和所述位置传感器位于所述传感器固定环的对称方向上，所述位置传感器用于测量所述隔水管在空间中X方向、Y方向、Z方向三个方向上的偏移量。
[0020]优选地，还包括：伺服控制系统，所述伺服控制系统分别与所述计算控制单元、所述万向节机构相电性连接，所述伺服控制系统根据所述计算控制单元收集所述应力传感器、所述位置传感器测试得到的数据进行分析后的结果从而对所述万向节机构的倾斜角度进行调节。
[0021]本技术的技术方案具有以下显著有益效果：
[0022]将被卡盘机构夹持的隔水管插入至容器的深水中或海洋中，容器中水流的冲击或海流会对隔水管产生冲击作用，从而导致的隔水管弯曲。隔水管上不同深度下安装的传感器固定环上的应力传感器以及位置传感器能够感应得到隔水管在该深度下的位移以及隔水管弯曲下在此位置下隔水管与传感器固定环之间相接触下的应力值。应力传感器和位置传感器将测得的数据传递至计算控制单元，计算控制单元对数据进行处理，根据处理后的结果对所述万向节机构进行控制，从而调节所述万向节机构处于合适的倾斜角度，进而使隔水管适应此时容器中水流的冲击或海流会对隔水管产生的冲击作用。通过本申请中的海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置可以不断的对各种不同的隔水管在各种不同的冲击作用下进行试验，从而深入研究平台悬挂隔水管的力学行为，得到不同工况下合适的倾斜角度，进而在实际作业中能够更准确合理的设计平台拖航方案。
[0023]参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
[0024]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本技术的理解，并不是具体限定本技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新
型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本技术。
[0025]图1为本技术实施例中海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置的结构示意图。
[0026]图2本技术实施例中海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置的传感器固定环在一种实施方式下的示意图。
[0027]图3本技术实施例中海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置中万向节机构和卡盘机构的正视图。
[0028]图4本技术实施例中海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置的卡盘机构的俯视图。
[0029]以上附图的附图标记：
[0030]1、井口平台；2、卡盘机构；21、底座；22、夹紧单元；221、夹紧齿；222、液压伸缩机构；3、万向节机构；31、支撑板；32、基座；33、缸筒；34、活塞；35、连接杆；36、弹簧；37、液压油输出控制单元；4、隔水管；5、传感器固定环；51、螺栓；52、第一锁紧块；53、第二锁紧块；54、应力传感器；55、位置传感器；6、计算控制单元；7、伺服控制系统。
具体实施方式
[0031]结合附图和本技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本技术的细节。但是，在此描述的本技术的具体实施方式，仅用于解释本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，其特征在于，包括：井口平台,所述井口平台上具有开口；卡盘机构，所述卡盘机构位于所述井口平台上方；安装在所述井口平台上并位于所述卡盘机构与所述井口平台之间的万向节机构，所述万向节机构用于支撑所述卡盘机构并能调节所述卡盘机构的各个方向的倾角；隔水管，所述隔水管穿设过所述卡盘机构和所述井口平台的开口，所述卡盘机构能够夹持住隔水管；套设固定在所述隔水管上的多个传感器固定环，所述传感器固定环位于不同的高度，所述传感器固定环上安装有应力传感器以及位置传感器；计算控制单元，所述计算控制单元用于收集所述应力传感器、所述位置传感器测试得到的数据，并根据所述数据对所述万向节机构进行控制，从而调节所述万向节机构的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，其特征在于，所述卡盘机构包括：底座，设置在所述底座上的多个夹紧单元，所述夹紧单元绕所述开口呈圆周分布，所述夹紧单元包括：夹紧齿，一端与所述夹紧齿相连接的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构的另一端与所述底座相连接，所述液压伸缩机构能沿着所述开口的径向方向进行伸缩以带动所述夹紧齿移动。3.根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管硬悬挂模拟实验装置，其特征在于，所述传感器固定环呈部分圆环状，其中部断开以使其具有相对的第一端和第二端，所述传感器固定环的第一端和所述传感器固定环的第二端之间通过螺栓相连接在一起。4.根据权利要求3所述的海洋钻井隔水管硬悬挂模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙挺，宋宇，杨进，李磊，胡南丁，殷启帅，李莅临，张祯祥，王欢欢，王俊翔，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：