CN104101540A - 一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学特性分析的实验装置，具体地说是用来分析连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学特性的一种实验装置。由两个固定装置将模拟立管18两端固定，通过调节管端角度调节固定装置8的角度和高度，可改变模拟立管的倾斜角度；通过调节液压注入装置4的角度和高度，可改变模拟连续油管19的注入方向，以保证模拟连续油管的注入端与模拟立管保持同心状态。用液压注入装置4对模拟连续油管进行注入作业，作业过程中，记录油管的注入速度及油管的位移量；由压力传感器可记录连续油管两端的受力情况。通过记录多组数据量来分析连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学特性。

Description

一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置

(一)技术领域

本发明涉及一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置，具体地说是用来分析连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学特性的一种实验装置。

(二)背景技术

随着海洋油气资源开发活动不断向深水发展，立管系统在油气开发生产中所占的比重越来越大，钢悬链线立管是国外近年来研究发展起来的一种新型深水立管系统，它不仅成本低、而且对浮体运动有较大的适应性。连续油管技术已经成为石油天然气勘探开发领域中一项日益完善的新技术，连续油管技术装备由于其应用范围广，使用方便，而被誉为“万能作业装备”。现有连续油管与深海钢悬链线立管构成的一种深海管中管系统，已经被应用到了深海油气领域。由于连续油管刚度小，在注入或作业时，受到轴向载荷以及深海环境载荷作用，易发生变形。为了研究连续油管在下入简单深海钢悬连续立管过程中的受力情况，以及不同线型的简单深海钢悬连续立管对连续油管的影响，很有必要设计一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置。

目前相关的专利有：中国石油天然气股份有限公司申请的：连续油管的注入头装置，201120203300.1，该装置可顺利完成连续油管的起下及拆卸，可以保证注入头强度要求和稳定工作，拆卸过程简单，可保证连续油管重复利用；中国石化集团江汉石油管理局第四石油机械厂申请的“一种注入头连续油管夹持装置”201020115146.8，该装置的三个独立控制夹紧机构，保证连续油管被夹持时有较强的加持力并受力平衡，不会偏斜，并易于对正井口。

以上专利都是针对陆上固定井眼中的连续油管的实验装置，本专利则是根据深海悬链线立管工作时的特性，搭建了可以缩比模拟海洋环境管中管力学实验装置。

(三)发明内容

本发明涉及一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置。该实验装置可用来分析连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学特性。

本发明的目的：

一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置由右框架1、一号螺钉2、一号垫圈3、液压注入装置4、一号压力传感器5、二号螺钉6、二号垫圈7、管端角度调节固定装置8、底架9、左框架连接横梁10、左框架支撑杆11、管端测试装置12、管端固定装置13、左框架内部横梁14、角支架15、三号螺钉16、三号垫圈17、模拟立管18、模拟连续油管19组成。右框架1通过角支架连接件15与底架9连接；液压注入装置4通过一号螺钉2、一号垫圈3与右框架1连接；一号压力传感器5的一端与活塞杆通过螺纹固定连接，另一端由油管前端顶着压力传感器5的探头；管端角度调节固定装置8通过二号螺钉6、二号垫圈7与右框架连接；左框架连接横梁10通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；左框架支撑杆11通过角支架连接件15与底架连接；左框架内部横梁14通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；模拟立管18两端由两个固定装置夹持；模拟连续油管19插入模拟立管18内部，两端分别与两个传感器探头接触。

本发明实验装置的右框架1由右框架支撑杆20、右框架上部连接横梁21、右框架内部横梁22组成。右框架上部连接横梁21通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接；右框架内部横梁22通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接。

本发明实验装置的液压注入装置是由一号支撑座23、连接件24、液压缸固定架25、一号螺栓26、一号螺母27、液压缸28、二号螺栓29、二号螺母30、四号螺钉31、四号垫圈32组成。一号支撑座23通过二号螺栓29、二号螺母30与连接件24连接，形成轴连接状态；连接件24通过四号螺钉31、四号垫圈32与液压缸固定架25连接；两个液压缸固定架之间通过一号螺栓26和一号螺母27连接。

本发明实验装置的管端角度调节固定装置8是由二号支撑座33、管端固定块下部34、管端固定块上部35、五号螺钉36、三号螺栓37、三号螺母38组成。二号支撑座33通过三号螺栓37、三号螺母38与管端固定块下部34连接，形成轴连接状态；管端固定块下部34与管端固定块上部35通过五号螺钉36连接。

本发明实验装置的底架9由底架横梁39、底架纵梁40、底架内部横梁41、六号螺钉42、连接板43组成。底架横梁39通过角支架连接件15与底架纵梁40连接；底架内部横梁41通过角支架连接件15与底架纵梁40连接；底架纵梁之间通过连接板43、六号螺钉42连接。

本发明实验装置的管端测试装置12由一号滑动横梁44、测试装置连接横梁45、连接块46、七号螺钉47、二号压力传感器48、固定块49、八号螺钉50组成。一号滑动横梁44通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；测试装置连接横梁45通过角支架连接件15与一号滑动横梁44连接；连接块46通过七号螺钉47与测试装置连接横梁45连接；二号压力传感器48、固定块49通过八号螺钉50与连接块46连接。

本发明实验装置的管端固定装置13由二号滑横梁51、固定装置连接横梁52、夹紧块53、九号螺钉54组成。二号滑动横梁通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；固定装置连接横梁52通过角支架连接件15与二号滑动横梁连接；夹紧块53通过九号螺钉54与固定装置连接横梁52连接。

(四)附图说明

图1是本发明实验装置的总体三维图；

图2是本发明的右框架三维图；

图3是本发明的液压注入装置三维图；

图4是本发明的管端角度调节固定装置三维图；

图5是本发明的实验装置底架三维图；

图6是本发明的管端测试装置三维图；

图7是本发明的管端固定装置三维图；

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置由右框架1、一号螺钉2、一号垫圈3、液压注入装置4、一号压力传感器5、二号螺钉6、二号垫圈7、管端角度调节固定装置8、底架9、左框架连接横梁10、左框架支撑杆11、管端测试装置12、管端固定装置13、左框架内部横梁14、角支架连接件15、三号螺钉16、三号垫圈17、模拟立管18、模拟连续油管19、右框架支撑杆20、右框架上部连接横梁21、右框架内部横梁22、一号支撑座23、连接件24、液压缸固定架25、一号螺栓26、一号螺母27、液压缸28、二号螺栓29、二号螺母30、四号螺钉31、四号垫圈32、二号支撑座33、管端固定块下部34、管端固定块上部35、五号螺钉36、三号螺栓37、三号螺母38、底架横梁39、底架纵梁40、底架内部横梁41、六号螺钉42、连接板43、一号滑动横梁44、测试装置连接横梁45、连接块46、七号螺钉47、二号压力传感器48、固定块49、八号螺钉50、二号滑横梁51、固定装置连接横梁52、夹紧块53、九号螺钉54组成。

结合图1，实验装置由右框架1、一号螺钉2、一号垫圈3，、液压注入装置4、一号压力传感器5、二号螺钉6、二号垫圈7、管端角度调节固定装置8、底架9、左框架连接横梁10、左框架支撑杆11、管端测试装置12、管端固定装置13、左框架内部横梁14、角支架15、三号螺钉16、三号垫圈17、模拟立管18、模拟连续油管19组成。右框架1通过角支架连接件15与底架9连接；液压注入装置4通过一号螺钉2、一号垫圈3与右框架1连接，液压缸注入装置4的作用是对连续油管管端施加轴向力，使连续油管进行注入作业，该液压装置可控制连续油管的注入速度，并测量连续油管的位移量；一号压力传感器5的一端与活塞杆通过螺纹固定连接，另一端由油管前端顶着压力传感器5的探头，可以测量连续油管前端注入力的情况；管端角度调节固定装置8通过二号螺钉6、二号垫圈7与右框架连接，可夹紧模拟立管并且调节模拟立管的角度，模拟简单深海钢悬链线立管以不同角度下入深海中的情况；左框架连接横梁10通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接，起到稳固左框架的作用；左框架支撑杆11通过角支架连接件15与底架连接，其作用是支撑左部框架，同时作为管端测试装置12和管端固定装置13的滑动导轨；左框架内部横梁14通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接，起到增强左框架的强度作用；模拟立管18两端由两个固定装置夹持；模拟连续油管19以同心方式插入模拟立管18内部，两端分别与两个传感器探头接触。

结合图2，本发明实验装置的右框架1由右框架支撑杆20、右框架上部连接横梁21、右框架内部横梁22组成。右框架上部连接横梁21通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接，构成了右框架的总体形状，其中右框架支撑杆20起着支撑左框架的作用，并且可作为液压注入装置4的滑动导轨；右框架内部横梁22通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接，其作用是支撑着横梁上部的活塞缸、固定装置，通过松紧角支架连接件15可调节液压注入装置4和管端角度调节固定装置8的高度，以保证模拟连续油管19以同心方式插入模拟立管18内部。

结合图3，本发明实验装置的液压注入装置是由一号支撑座23、连接件24、液压缸固定架25、一号螺栓26、一号螺母27、液压缸28、二号螺栓29、二号螺母30、四号螺钉31、四号垫圈32组成。一号支撑座23通过二号螺栓29、二号螺母30与连接件24连接，形成轴连接状态，以此轴为中心，通过松紧螺栓，可旋转连接件24调节液压装置注入力的方向，从而改变连续油管的注入方向；连接件24通过四号螺钉31、四号垫圈32与液压缸固定架25连接，其作用是夹持固定液压缸的位置；两个液压缸固定架之间通过一号螺栓26和一号螺母27连接，其作用是紧固液压缸28。

结合图4，本发明实验装置的管端角度调节固定装置8是由二号支撑座33、管端固定块下部34、管端固定块上部35、五号螺钉36、三号螺栓37、三号螺母38组成。二号支撑座33通过三号螺栓37、三号螺母38与管端固定块下部34连接，形成轴连接状态，以此轴为中心，通过松紧螺栓，可旋转管端固定块调节模拟立管的倾斜角度；管端固定块下部34与管端固定块上部35通过五号螺钉36连接，可固定模拟立管。

结合图5，本发明实验装置的底架9由底架横梁39、底架纵梁40、底架内部横梁41、六号螺钉42、连接板43组成。底架横梁39通过角支架连接件15与底架纵梁40连接、构成了底架的总体形状；底架内部横梁41通过角支架连接件15与底架纵梁40连接，其作用是增加底架的强度；底架纵梁之间通过连接板43、六号螺钉42连接。

结合图6，本发明实验装置的管端测试装置12由一号滑动横梁44、测试装置连接横梁45、连接块46、七号螺钉47、二号压力传感器48、固定块49、八号螺钉50组成。一号滑动横梁44通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接，通过松紧角支架连接件15可使一号滑动横梁44停在支撑杆上的任意位置，可以实现对传感器的高度调节；测试装置连接横梁45通过角支架连接件15与一号滑动横梁连接，用来安装测试装置；连接块46通过七号螺钉47与测试装置连接横梁45连接；二号压力传感器48、固定块49通过八号螺钉50与连接块46连接，固定块49是为了固定垂直进入的模拟立管及模拟连续油管的注入方向，实验时，经过固定块49的模拟连续油管末端顶在二号传感器48的探头上，即可测量连续油管末端的受力情况。

结合图7，本发明实验装置的管端固定装置13由二号滑横梁51、固定装置连接横梁52、夹紧块53、九号螺钉54组成。二号滑动横梁通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接，通过松紧角支架连接件15可使二号滑动横梁51停在支撑杆上的任意位置，实现对模拟立管的高度调节；固定装置连接横梁52通过角支架连接件15与二号滑动横梁连接，用来安装固定装置；夹紧块53通过九号螺钉与固定装置连接横梁52连接，可用来固定模拟立管，使其不致滑落。

Claims (7)

1.一种连续油管在深海简单钢悬链线立管中的力学传递特性实验装置由右框架1、一号螺钉2、一号垫圈3、液压注入装置4、一号压力传感器5、二号螺钉6、二号垫圈7、管端角度调节固定装置8、底架9、左框架连接横梁10、左框架支撑杆11、管端测试装置12、管端固定装置13、左框架内部横梁14、角支架连接件15、三号螺钉16、三号垫圈17、模拟立管18、模拟连续油管19组成。右框架1通过角支架连接件15与底架9连接；液压注入装置4通过一号螺钉2、一号垫圈3与右框架1连接；一号压力传感器5的一端与活塞杆通过螺纹固定连接，另一端由油管前端顶着压力传感器5的探头；管端角度调节固定装置8通过二号螺钉6、二号垫圈7与右框架连接；左框架连接横梁10通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；左框架支撑杆11通过角支架连接件15与底架连接；左框架内部横梁14通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；模拟立管18两端由两个固定装置夹持；模拟连续油管19插入模拟立管18内部，两端分别与两个传感器探头接触。 

2.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其右框架1由右框架支撑杆20、右框架上部连接横梁21、右框架内部横梁22组成。右框架上部连接横梁21通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接；右框架内部横梁22通过角支架连接件15与右框架支撑杆20连接。 

3.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其液压注入装置是由一号支撑座23、连接件24、液压缸固定架25、一号螺栓26、一号螺母27、液压缸28、二号螺栓29、二号螺母30、四号螺钉31、四号垫圈32组成。一号支撑座23通过二号螺栓29、二号螺母30与连接件24连接，形成轴连接状态；连接件24通过四号螺钉31、四号垫圈32与液压缸固定架25连接；两个液压缸固定架之间通过一号螺栓26和一号螺母27连接。 

4.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其管端角度调节固定装置8是由二号支撑座33、管端固定块下部34、管端固定块上部35、五号螺钉36、三号螺栓37、三号螺母38组成。二号支撑座33通过三号螺栓37、三号螺母38与管端固定块下部34连接，形成轴连接状态；管端固定块下部34与管端固定块上部35通过五号螺钉36连接。 

5.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其底架9由底架横梁39、底架纵梁40、底架内部横梁41、六号螺钉42、连接板43组成。底架横梁39通过角支架连接件15与底架纵梁40连接；底架内部横梁41通过角支架连接件15与底架纵梁40连接；底架纵梁之间通过连接板43、六号螺钉42连接。 

6.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其管端测试装置12由一号滑动横梁44、测试装置连接横梁45、连接块46、 七号螺钉47、二号压力传感器48、固定块49、八号螺钉50组成。一号滑动横梁44通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；测试装置连接横梁45通过角支架连接件15与一号滑动横梁连接；连接块46通过七号螺钉47与测试装置连接横梁45连接；二号压力传感器48、固定块49通过八号螺钉50与连接块46连接。 

7.如权利要求1所述的连续油管在简单深海钢悬链线立管中的力学实验装置，其管端固定装置13由二号滑横梁51、固定装置连接横梁52、夹紧块53、九号螺钉54组成。二号滑动横梁通过角支架连接件15与左框架支撑杆11连接；固定装置连接横梁52通过角支架连接件15与二号滑动横梁连接；夹紧块53通过九号螺钉54与固定装置连接横梁52连接。