CN112255106A - 一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法 - Google Patents

一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法，该方法包括：测量受压管件的直径大小，根据直径大小旋转下压头；在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度；根据直径大小选择法兰，安装于主体压载舱的前后两端使用销钉固定；受压管件依次通过法兰上的管道通过孔固定在主体压载舱中；利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力。可以实现对管道的某一位置精准施加压力并控制大小，模拟生产、运输、铺设过程中管道在外力作用作用下出现初始椭圆度缺陷的实验方法，为研究存在初始时椭圆度管件的极限承载力及动力响应提供条件，为海洋油气管道铺设及检验提供指导。

Description

一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法
技术领域
本发明实施例涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法。
背景技术
海洋油气管道是海洋油气运输中最快捷、经济、有效的运输方式，是海洋油气运输的生命线，随着海洋油气开发不断向深水挺进，其面临的工况更加复杂，保证其正常服役愈发受到重视。但是其在生产、运输、铺设过程中受力状态极其复杂，海洋油气管道在铺设及服役过程中不可避免的会出现各种初始缺陷。其中，初始椭圆度缺陷是最常见的一种初始缺陷，一旦海洋油气管道存在，将直接影响海洋油气管道的极限承载能力，进而降低海底管线的结构稳定性。
深入探究、精准量化具备初始椭圆度缺陷的海洋油气管道各项性能是各科研机构将来一段时间内的重要课题，明确其在静水压力、弯矩、轴向张力、扭矩、剪力等复杂载荷的联合作用下的失效模式及其极限承载力极其重要。在实验研究过程中，为确保实验结果精准可靠，对海洋油气管道的初始椭圆度的精度也提出更高的要求，因此，制备可以对海洋油气管道精准施加一定大小初始椭圆度的实验装置，模拟具有不同初始椭圆度缺陷的管道在指定试验装置下的受力响应及变形情况极为必要。
目前已有的实现管道初始椭圆度的装置(如专利申请号：CN201020242171.2)在使用时存在几点不足：1.已有的施加初始椭圆度缺陷的装置较为简陋，无法精准控制管道上所施加椭圆度的大小。2.装置设计方面存在缺陷，无法观察管道具体受力点的位置，几何形状变化以及受力响应的状态。3.对管道施加椭圆度时，没有办法有效的固定管道空间位置，管道受力变形位置可能会发生变化。
发明内容
鉴于此，为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法。
本发明实施例提供了一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法，所述方法包括：
测量受压管件的直径大小，根据所述直径大小旋转下压头；
在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度；
根据所述直径大小选择法兰，安装于主体压载舱的前后两端并使用销钉固定；
受压管件依次通过法兰上的管道通过孔固定在主体压载舱中；
利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力。
在一个可选的实施方式中，所述在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度，包括：
在主体压载舱一侧通过透明树脂观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度。
在一个可选的实施方式中，所述利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力，包括：
按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头对受压管件施加压力。
在一个可选的实施方式中，所述按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头对受压管件施加压力，包括：
按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头的位移变化满足预设要求，以对受压管件施加压力。
在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：
在施加压力的过程中在主体压载舱一侧通过观察窗观察受压管件的受力情况，和几何形状变化，及时中止加压。
在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：
在施加压力结束之后，在液压泵上面释放压力，以使上圆柱压头恢复初始位置，将受压管件取出。
本发明实施例提供的海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法，可以实现对管道的某一位置精准施加压力并控制其大小，模拟生产、运输、铺设过程中管道在外力作用作用下出现初始椭圆度缺陷的实验方法，为研究存在初始时椭圆度管件的极限承载力及动力响应提供条件，为海洋油气管道铺设及检验提供指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验装置的正剖图；
图3为本发明实施例的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验装置的侧剖图；
图4为本发明实施例的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法的实施流程示意图；
图5为本发明实施例的一种径向加压系统示意图；
图中标号说明：1-主体压载舱；2-法兰；3-受压管件；4-舱体支架；5-手动液压泵；6-液压油管；7-上压头位移表；8-透明树脂观察窗(标有刻度)；9-下方压头调节螺丝；10-下方圆柱压头；11-上方圆柱压头；12-固定销槽；13-下压头连接销槽；14-油管接头；15-上压头液压缸；16-压力表；17-液压泵支座；18-压杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验装置的结构示意图，所述装置包括：主体压载舱、法兰、受压管件、舱体支架、液压泵、液压油管、压头组件。
所述压头组件贯穿于所述主体压载舱舱壁，所述液压泵与所述液压油管连接，所述液压油管与所述压头组件连接，所述舱体支架设置位于所述主体压载舱下表面，以支撑所述主体压载舱。
所述受压管件受压部分进入所述主体压载舱内，且位于所述压头组件之间，所述受压管件两端贯穿于所述法兰，所述法兰固定于所述主体压载舱上。
可选的，所述压头组件包括上压头以及下压头，如图2所示。
所述压头组件贯穿于所述主体压载舱舱壁，包括：所述上压头贯穿于所述主体压载舱上舱壁，所述下压头设置于所述主体压载舱下舱壁。
所述液压油管与所述压头组件连接，包括：所述液压油管与所述上压头固定连接。
可选的，所述上压头顶端设置有上压头位移表，用于监控上压头位移变化，如图3所示。
可选的，所述装置还包括下方压头调节螺丝，所述下方压头调节螺丝贯穿于所述主体压载舱下舱壁。
所述下压头设置于所述主体压载舱下舱壁，包括：所述下方压头调节螺丝与所述下压头连接，通过所述下方压头调节螺丝调节所述下压头初始位置。
可选的，所述下方压头调节螺丝中间设置有下压头连接销槽。
所述下方压头调节螺丝与所述下压头连接，包括：所述下压头通过所述下压头连接销槽安装于所述下方压头调节螺丝，通过旋转所述螺丝改变所述下压头初始位置以适应不同的所述受压管件。
可选的，所述下压头连接销槽的形状包括圆柱形，所述下压头中下圆柱连接销在所述销槽内可自由转动。
可选的，所述压头包括圆柱压头。
可选的，所述装置还包括：观察窗，所述观察窗设置于所述主体压载舱侧壁。
可选的，所述观察窗包括透明树脂观察窗。
可选的，所述法兰包括不同孔径的法兰，以适应不同的受压管件。
如图4所示，为本发明实施例提供的一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法的实施流程示意图，该方法具体可以包括以下步骤：
S401，测量受压管件的直径大小，根据所述直径大小旋转下压头。
S402，在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度。
S403，根据所述直径大小选择法兰，安装于主体压载舱的前后两端并使用销钉固定。
S404，受压管件依次通过法兰上的管道通过孔固定在主体压载舱中。
S405，利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力。
如图5所示，在准备阶段，测量受压管件3的直径大小，根据其直径旋转下圆柱压头调节螺丝9，在舱体一侧通过透明树脂观察窗8观察下圆柱压头10，使其处于合适的位置，再转动下圆柱压头连接销调整角度。选择一组孔径合适的法兰2安装载舱体前后，并使用销钉固定，再将受压管件3放进主体压载舱1中，避免管道发生横向位移。准备工作完成后，按压手动液压泵5上的压杆18，对上压头液压缸15加压，控制上圆柱压头11对管件3施加压力，在施加径向压力时观察管件3的受力情况和几何形状变化，及时中止加压，避免发生过大变形。加压结束后，首先在液压泵5上释压，使上圆柱压头11恢复初始位置，再将受压管件3取出。
本发明针对海洋油气管道，提供了一种为管道施加初始椭圆度缺陷的实验方法，可以对管道进行压载，模拟管道在实际生产、运输、铺设过程中出现的椭圆度缺陷，以便于各科研机构对具有初始椭圆度的管道的极限承载力进行研究，为实际工程中管道结构的完整性和使用周期提供指导意见。与已有的技术相比，具有以下优点：
(1)本发明的管道施加初始椭圆度缺陷的实验设备及实验方法，利用上下两个压头对管道协同施压，可以有效模拟管道的真实缺陷情况，经此装置加工的管道对实际工程更具参考价值。
(2)本发明对管道和压头位移进行实时监控，可以精确控制管道的受力位置及椭圆度缺陷的大小。
(3)本发明的下方压头可以通过下方的螺纹调整初始位置，并有数组通过孔孔径不同法兰，可以应用于不同管径的管道。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件系统，或者二者的结合来实施。软件系统可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海洋油气管道施加初始椭圆度的实验方法，其特征在于，所述方法包括：
测量受压管件的直径大小，根据所述直径大小旋转下压头；
在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度；
根据所述直径大小选择法兰，安装于主体压载舱的前后两端并使用销钉固定；
受压管件依次通过法兰上的管道通过孔固定在主体压载舱中；
利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在主体压载舱一侧通过观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度，包括：
在主体压载舱一侧通过透明树脂观察窗观察下压头，以使下压头处于合适位置，转动下压头连接销调整角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用液压泵对上压头液压缸加压，控制上压头对受压管件施加压力，包括：
按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头对受压管件施加压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头对受压管件施加压力，包括：
按压手动液压泵上的压杆，对上压头液压缸加压，控制上圆柱压头的位移变化满足预设要求，以对受压管件施加压力。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在施加压力的过程中在主体压载舱一侧通过观察窗观察受压管件的受力情况，和几何形状变化，及时中止加压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在施加压力结束之后，在液压泵上面释放压力，以使上圆柱压头恢复初始位置，将受压管件取出。
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