模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统技术方案

本发明专利技术公开一种模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其包括：混凝土槽，内形成有试验空间；立管，限定于试验空间内；海床断层模拟装置，包括海床断层圆盘、垂向移动组件和横向移动组件，海床断层圆盘包括第一盘体和第二盘体，垂向移动组件使第一盘体和第二盘体沿Z轴方向发生相对移动而使海床土体产生第一断层，横向移动组件使第二盘体和第一盘体在XY平面内发生相对移动而使土体产生第二断层；立管加载装置，调节立管位置和在土体上形成沟壑。本发明专利技术能够使海床土体能够产生不同形式的断层，进而研究海床断层对立管触地点沟槽形成和立管疲劳寿命的影响，确保试验的准确性和可靠性，为钢悬链线立管的设计提供可靠的依据。为钢悬链线立管的设计提供可靠的依据。为钢悬链线立管的设计提供可靠的依据。

【技术实现步骤摘要】
模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统


[0001]本专利技术涉及模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验
，尤其涉及一种模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统。

技术介绍

[0002]在立管触地点海床扰动领域的研究中，有不少问题与海床和立管振动有关，例如钢悬链立管触地点疲劳寿命研究，海床沟槽形成，立管振动对触地点沟槽形状的影响等等，研究前述现象都需要多种形式的模拟海床来进行缩尺比试验，以便通过宏观的测量并结合理论推导得出解决方法。
[0003]其中，对于试验所需海床试验槽，海床的断层形式会严重影响立管的疲劳寿命和沟槽形成过程，目前少有能够模拟立管触地点海床断层的试验方法和系统，大部分海床均采用固定的土槽。同时，立管内的流体通常是不均匀的，包括水、空气、原油等多种液体，这种多相流的传输会导致管道的振动，对立管触地点的沟槽形成产生影响，目前少有在立管触地点模拟试验中考虑多相流影响的试验系统。
[0004]因此，需要开发一种试验系统使海床土体能够产生不同形式的断层，进而研究海床断层对立管触地点沟槽形成和立管疲劳寿命的影响，确保试验的准确性和可靠性，为钢悬链线立管的设计提供可靠的依据。

技术实现思路

[0005]针对上述问题中的至少一者，本专利技术提供一种模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，旨在实现模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验，其能够模拟立管触地段海床的多角度断层，包括垂向断层(第一断层)、以及斜向断层和水平断层(第二断层)，并且还能够模拟立管内多相流引起的振动对海床沟槽和立管疲劳寿命的影响。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其包括：混凝土槽，内形成有试验空间；立管，限定于所述试验空间内；海床断层模拟装置，位于所述立管下方且其上适于设置土体，其包括海床断层圆盘、垂向移动组件和横向移动组件，所述海床断层圆盘包括彼此分离的第一盘体和第二盘体，所述垂向移动组件适于使所述第一盘体和所述第二盘体发生沿笛卡尔坐标系中Z轴方向的相对移动，而使所述土体形成第一断层，所述横向移动组件适于使所述第一盘体和所述第二盘体在所述笛卡尔坐标系中X轴和Y轴跨越的XY平面内发生相对移动，而使所述土体形成第二断层；立管加载装置，适于使所述立管在所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴向方向移动，而调节所述立管位置和在所述土体上形成沟壑；以及多相流模拟装置，适于输入预设类型的气体和液体至所述立管内。
[0008]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述第一盘体和所述第二盘体之间形成一缝隙，所述缝隙与所述Y轴形成一倾斜角；所述海床断层圆盘适于在所述XY平面上转动，而改变所述倾斜角的数值。
[0009]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述倾斜角选自范围(0
°
，90
°
)；所述横向移动组件适于驱动使所述第二盘体和所述第一盘体发生沿一斜向的相对移动，所述斜向与所述Y轴形成与所述倾斜角相等的夹角。
[0010]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述海床断层模拟装置还包括侧向挡板，所述横向移动组件、所述斜向移动组件、所述第一盘体和所述第二盘体沿所述Y轴方向的两侧均连接有朝上延伸的所述侧向挡板，以形成适于容置土体的土槽。
[0011]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述海床断层圆盘的外周沿呈圆弧形，所述第一盘体和所述第二盘体呈中心对称设置；所述垂向移动组件包括垂向运动底板和第一液压油缸，所述垂向运动底板的一端配置为半圆形端面以固定连接所述第一盘体远离所述缝隙的侧沿，其下侧通过间隔的多个所述第一液压油缸连接至所述混凝土槽的底壁，所述第一液压油缸适于驱动所述垂向运动底板沿所述Z轴方向移动。
[0012]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述横向移动组件包括斜向运动底板、倾斜挡板、第二液压油缸和第三液压油缸，所述斜向运动底板的一端配置为半圆形端面以固定连接所述第二盘体远离所述缝隙的侧沿，其沿所述Y轴方向的两侧设置有所述倾斜挡板，所述第二液压油缸适于调节所述倾斜挡板以使所述倾斜挡板与所述斜向相垂直，所述第三液压油缸相对于所述混凝土槽固定设置，且其具有半球形端部用以可滑动地抵推所述倾斜挡板的外侧面。
[0013]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述垂向运动底板和所述斜向运动底板沿所述Y轴方向的两侧边沿均设置有安装凹槽；所述侧向挡板包括多个独立挡板，多个所述独立挡板的下端适于安装于所述安装凹槽且通过铰链依次连接，多个所述独立挡板的上端使用固定杆固定，所述侧向挡板安装后覆盖至所述缝隙的端部位置。
[0014]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述第一盘体和第二盘体在靠近所述缝隙的下侧边沿设置有朝下延伸的垂向挡板，用以在形成垂向断层时，防止所述土体从所述第一盘体和第二盘体因高度差产生的空隙处掉落。
[0015]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述立管加载装置包括第四液压油缸、滑轨、固定支座、第五液压油缸、底座、第六液压油缸、连接杆和横梁；所述滑轨配置为两个且分设于所述混凝土槽沿所述Y轴方向的两侧壁体上端，所述第四液压油缸设于所述混凝土槽壁体上端靠近所述滑轨的位置；所述固定支座的下侧设置有多个第一定向滑环用以可滑动连接于所述滑轨，上侧间隔设置有所述第五液压油缸和沿所述X轴方向的至少两根滑杆；所述底座的下侧设置有多个第二定向滑环用以可滑动连接于所述滑杆，上侧间隔地设置朝上延伸的所述第六液压油缸，中间位置开设有第一通孔用以设置所述连接杆，所述第六液压油缸的上端设置所述横梁；所述连接杆内设置有通水孔道且上端固定连接所述横梁，下端适于固定连接所述立管远离所述接口的一端；所述第四液压油缸用于使所述固定支座沿所述Y轴方向移动，所述第五液压油缸用于使所述底座沿所述X轴方向移动，所述第六液压油缸用于使所述横梁沿所述Z轴方向移动。
[0016]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述连接杆的下端焊接有第一法兰，所述立管的两端分别焊接有与所述第一法兰连接的第二法兰、和与所述多相流模拟装置输出端连接的第三法兰。
[0017]在本专利技术至少一实施例提供的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统中，所述底座开设有自所述第一通孔连通至其侧壁的第二通孔，所述第一通孔内设置有水密阀门，所述水密阀门的外周壁开设有与所述第二通孔连通的第一出水孔，且内周壁设置有水密接口，所述连接杆开设有第二出水孔，在所述连接杆沿所述Z轴方向移动时所述第二出水孔的移动范围限定在所述水密接口范围内，以能够排水至所述水密阀门内，所述第二通孔通过外接管道排液至废液收集装置。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，包括：混凝土槽，内形成有试验空间；立管，限定于所述试验空间内；海床断层模拟装置，位于所述立管下方且其上适于设置土体，其包括海床断层圆盘、垂向移动组件和横向移动组件，所述海床断层圆盘包括彼此分离的第一盘体和第二盘体，所述垂向移动组件适于使所述第一盘体和所述第二盘体发生沿笛卡尔坐标系中Z轴方向的相对移动，而使所述土体形成第一断层，所述横向移动组件适于使所述第一盘体和所述第二盘体在所述笛卡尔坐标系中X轴和Y轴跨越的XY平面内发生相对移动，而使所述土体形成第二断层；立管加载装置，适于使所述立管在所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴向方向移动，而调节所述立管位置和在所述土体上形成沟壑；以及多相流模拟装置，适于输入预设类型的气体和液体至所述立管内。2.根据权利要求1所述的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，所述第一盘体和所述第二盘体之间形成一缝隙，所述缝隙与所述Y轴形成一倾斜角；所述海床断层圆盘适于在所述XY平面上转动，而改变所述倾斜角的数值。3.根据权利要求2所述的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，所述倾斜角选自范围(0
°
，90
°
)；所述横向移动组件适于驱动使所述第二盘体和所述第一盘体发生沿一斜向的相对移动，所述斜向与所述Y轴形成与所述倾斜角相等的夹角。4.根据权利要求3所述的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，所述海床断层模拟装置还包括侧向挡板，所述横向移动组件、所述斜向移动组件、所述第一盘体和所述第二盘体沿所述Y轴方向的两侧均连接有朝上延伸的所述侧向挡板，以形成适于容置土体的土槽。5.根据权利要求4所述的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，所述海床断层圆盘的外周沿呈圆弧形，所述第一盘体和所述第二盘体呈中心对称设置；所述垂向移动组件包括垂向运动底板和第一液压油缸，所述垂向运动底板的一端配置为半圆形端面以固定连接所述第一盘体远离所述缝隙的侧沿，其下侧通过间隔的多个所述第一液压油缸连接至所述混凝土槽的底壁，所述第一液压油缸适于驱动所述垂向运动底板沿所述Z轴方向移动。6.根据权利要求5所述的模拟钢悬链立管触地点断层海床扰动的试验系统，其特征在于，所述横向移动组件包括斜向运动底板、倾斜挡板、第二液压油缸和第三液压油缸，所述斜向运动底板的一端配置为半圆形端面以固定连接所述第二盘体远离所述缝隙的侧沿，其沿所述Y轴方向的两侧设置有所述倾斜挡板，所述第二液压油缸适于调节所述倾斜挡板以
使所述倾斜挡板与所述斜向相垂直，所述第三液压油缸相对于所述混凝土槽固定设置，且其具有半球形端部用以可滑动地抵推所述倾斜挡板的外侧面。7.根据权利要求6所述的模拟钢悬链立管触地点断层海...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯静，李达，刘毅，贾鲁生，贾旭，王德军，宋紫君，李琰程，刘华清，付丽宁，张倩楠，庞涛，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：