CN109738218B - 一种钻采装备的外压工况模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，包括补偿液缸和液压系统，补偿液缸分别连接有恒压控制系统和密闭压力容器，密闭压力容器还连接有增压系统。本发明实用经济，解决深水石油钻采装备在外压试验时，因其结构体积发生变化或材质吸水或排水等原因造成压力波动的问题，能够准确地补偿或平衡密闭压力容器中的压力，真实地模拟了深水装备的受力状况，试验数据可为深水装备的开发与应用提供依据。

Description

一种钻采装备的外压工况模拟试验装置

技术领域

本发明属于石油钻采装备技术领域，涉及一种钻采装备的外压工况模拟试验装置。

背景技术

海洋水下石油钻采装备工作环境恶劣，承载着巨大的外部深水压力和内部井口压力等，其安全性、可靠性、稳定性直接关系到油气开采的成败和环境污染，因此必须对海洋石油钻采设备进行严格的模拟试验和详细试验数据分析。

为了模拟水下钻采装备在深水高压环境下的各项性能和功能试验，通常将其置于密闭的容器内，施加相当水深的外部压力，并在此压力环境下进行各项试验与研究。但是，由于受到容器容积限制和钻采装备结构体积变化或材质吸(排)水等原因，会造成外部压力和内部压力波动。例如：阀门驱动器活塞式运动，造成压力波动；又如隔水管浮力块耐压试验时，因其材质吸水，造成压力下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，解决了深水石油钻采装备在外压试验时压力波动不稳定的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，包括补偿液缸和液压系统，补偿液缸分别连接有恒压控制系统和密闭压力容器，密闭压力容器还连接有增压系统；

补偿液缸为活塞式液缸，补偿液缸具有三个连接口，三个连接口分别为A口、B口和C口，A口和C口分别靠近补偿液缸活塞杆两端，B口靠近补偿液缸活塞杆中部。

恒压控制系统包括通过管线与B口依次连接的调速阀a、换向阀、单向阀、油泵和过滤器，过滤器通过管线又与换向阀连接，单向阀控制液体从油泵流向换向阀，油泵与单向阀之间接入压力表a，油泵连接有电机，过滤器与换向阀之间的管线设置有并联管线a，并联管线a一端接入过滤器与换向阀之间，并联管线a另一端接入油泵与单向阀之间，并联管线a上设置有溢流阀；

还包括通过管线与A口连接的调速阀b，调速阀b通过管线与换向阀连接，过滤器与换向阀之间的管线设置有并联管线b，并联管线b一端接入过滤器与换向阀之间，并联管线b另一端接入调速阀b与换向阀之间，并联管线b上分别设置有压力表b、压力传感器和比例溢流阀。

本发明的特点还在于，

增压系统为发动机增压系统。

本发明的有益效果是：

本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，实用经济，解决深水石油钻采装备在外压试验时，因其结构体积发生变化或材质吸水或排水等原因造成压力波动的问题，能够准确地补偿或平衡密闭压力容器中的压力，真实地模拟了深水装备的受力状况，试验数据可为深水装备的开发与应用提供依据。

附图说明

图1是本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置的结构示意图；

图2是本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置中恒压控制系统的结构示意图。

图中，1.恒压控制系统，2.补偿液缸，3.增压系统，4.液压系统，5.密闭压力容器，6.皮囊补偿器，7.水下采油树闸阀驱动器，1-1.调速阀a，1-2.换向阀，1-3.单向阀，1-4.油泵，1-5.过滤器，1-6.压力表a，1-7.电机，1-8.溢流阀，1-9.调速阀b，1-10.压力表b，1-11.压力传感器，1-12.比例溢流阀，2-1.A口，2-2.B口，2-3.C口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，如图1所示，包括补偿液缸2和液压系统4，补偿液缸2分别连接有恒压控制系统1和密闭压力容器5，密闭压力容器5还连接有增压系统3，增压系统为发动机增压系统。

补偿液缸2为活塞式液缸，补偿液缸具有三个连接口，三个连接口分别为A口2-1、B口2-2和C口2-3，A口2-1和C口2-3分别靠近补偿液缸2活塞杆两端，B口2-2靠近补偿液缸2活塞杆中部。

如图2所示，恒压控制系统1包括通过管线与B口依次连接的调速阀a1-1、换向阀1-2、单向阀1-3、油泵1-4和过滤器1-5，过滤器1-5通过管线又与换向阀1-2连接，单向阀1-3控制液体从油泵1-4流向换向阀1-2，油泵1-4与单向阀1-3之间接入压力表a1-6，油泵1-4连接有电机1-7，过滤器1-5与换向阀1-2之间的管线设置有并联管线a，并联管线a一端接入过滤器1-5与换向阀1-2之间，并联管线a另一端接入油泵1-4与单向阀1-3之间，并联管线a上设置有溢流阀1-8；

还包括通过管线与A口2-1连接的调速阀b1-9，调速阀b1-9通过管线与换向阀1-2连接，过滤器1-5与换向阀1-2之间的管线设置有并联管线b，并联管线b一端接入过滤器1-5与换向阀1-2之间，并联管线b另一端接入调速阀b1-9与换向阀1-2之间，并联管线b上分别设置有压力表b1-10、压力传感器1-11和比例溢流阀1-12。

本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置以水下采油树闸阀驱动器7作为试验对象的工作过程具体如下：

水下采油树闸阀驱动器7放置在密闭压力容器5中，水下采油树闸阀驱动器7的杆腔连接有皮囊补偿器6，水下采油树闸阀驱动器7的塞腔通过管线穿过密闭压力容器5与液压系统4连接。

试验前，根据试验压力、体积变化等相关参数设定调速阀a1-1、调速阀b1-9和比例溢流阀1-12参数，以确保压力补偿及时、精确。

试验时，水下采油树闸阀驱动器7置于密闭压力容器5内安装连接完毕，由增压系统3注入外压；通过液压系统4供液，水下采油树闸阀驱动器7活塞伸出、体积增大且向外排液，造成密闭压力容器5内压力升高，与此同时，恒压控制系统1启动，密闭压力容器5内多余的介质经C口2-3排入补偿液缸2，补偿液缸2的B口2-2处压力降低，通过管线向B口2-2进液，A口经比例溢流阀1-12排液，保持了外压压力稳定。另外，水下采油树闸阀驱动器7弹簧杆腔向外排液时，其液量直接排入皮囊补偿器6，皮囊补偿器6内的压力始终与外压相等，即保持了液压系统4压力稳定，水下采油树闸阀驱动器7内压压力恒定。

反之，液压系统4停止供液时，水下采油树闸阀驱动器7活塞在其弹簧和皮囊补偿器6的作用下回缩，水下采油树闸阀驱动器7体积变小且吸收液体，造成密闭压力容器5内压力变小，与此同时，恒压控制系统1启动，油泵1-4向补偿液缸2的A口2-1补液，B口2-2处压力增大，B口2-2通过管线排液，从C口2-3向密闭压力容器5中补充液体，从而达到维持外压稳定的目的。

除水下采油树闸阀驱动器7外，液压连接器、隔水管灌注阀、隔水管浮力套筒等产品也可以通过本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置进行试验与研究。

通过上述方式，本发明一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，实用经济，解决深水石油钻采装备在外压试验时，因其结构体积发生变化或材质吸水或排水等原因造成压力波动的问题，能够准确地补偿或平衡密闭压力容器中的压力，真实地模拟了深水装备的受力状况，试验数据可为深水装备的开发与应用提供依据。

Claims (2)

1.一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，其特征在于，包括补偿液缸(2)和液压系统(4)，所述补偿液缸(2)分别连接有恒压控制系统(1)和密闭压力容器(5)，所述密闭压力容器(5)还连接有增压系统(3)；

所述补偿液缸(2)为活塞式液缸，所述补偿液缸具有三个连接口，三个所述连接口分别为A口(2-1)、B口(2-2)和C口(2-3)，所述A口(2-1)和C口(2-3)分别靠近补偿液缸(2)活塞杆两端，所述B口(2-2)靠近补偿液缸(2)活塞杆中部；

所述恒压控制系统(1)包括通过管线与B口依次连接的调速阀a(1-1)、换向阀(1-2)、单向阀(1-3)、油泵(1-4)和过滤器(1-5)，所述过滤器(1-5)通过管线又与换向阀(1-2)连接，所述单向阀(1-3)控制液体从油泵(1-4)流向换向阀(1-2)，所述油泵(1-4)与单向阀(1-3)之间接入压力表a(1-6)，所述油泵(1-4)连接有电机(1-7)，所述过滤器(1-5)与换向阀(1-2)之间的管线设置有并联管线a，所述并联管线a一端接入过滤器(1-5)与换向阀(1-2)之间，所述并联管线a另一端接入油泵(1-4)与单向阀(1-3)之间，所述并联管线a上设置有溢流阀(1-8)；

还包括通过管线与A口(2-1)连接的调速阀b(1-9)，所述调速阀b(1-9)通过管线与换向阀(1-2)连接，所述过滤器(1-5)与换向阀(1-2)之间的管线设置有并联管线b，所述并联管线b一端接入过滤器(1-5)与换向阀(1-2)之间，所述并联管线b另一端接入调速阀b(1-9)与换向阀(1-2)之间，所述并联管线b上分别设置有压力表b(1-10)、压力传感器(1-11)和比例溢流阀(1-12)。

2.根据权利要求1所述的一种钻采装备的外压工况模拟试验装置，其特征在于，所述增压系统为发动机增压系统。

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