112和軸承箱16，軸承箱16設(shè)置在鉆井模擬平臺2上，伺服電機1112的輸出端與軸承箱16之間安裝有螺桿13，螺桿13與固定塊15內(nèi)的螺紋孔螺紋連接，固定塊15內(nèi)的滑槽安裝在連接梁1114上，伺服電機1112啟動后，帶動螺桿13轉(zhuǎn)動，從而帶動連接梁1114做上下運動，以模擬不同的波浪參數(shù)下，深水鉆井平臺的升沉運動。
[0014]如圖1和圖2所示，鉆井模擬平臺2與深水試驗池1的底部之間且從上到下順次設(shè)置有上部連接結(jié)構(gòu)和隔水管模型18組成，上部連接結(jié)構(gòu)由輔助接頭119、向心關(guān)節(jié)軸承
20、輔助接頭1121、自由伸縮桿內(nèi)筒22、自由伸縮桿外筒23、管接頭24和連接裝置組成，輔助接頭119垂直于鉆井模擬平臺2設(shè)置且位于鉆井模擬平臺2的下方，輔助接頭119的下端與向心關(guān)節(jié)軸承20的上部連接，輔助接頭1121的一端與向心關(guān)節(jié)軸承20的下部焊接，輔助接頭Π21的另一端與自由伸縮桿內(nèi)筒22螺紋連接，自由伸縮桿內(nèi)筒22伸入自由伸縮桿外筒23的內(nèi)部，自由伸縮桿外筒23的內(nèi)部設(shè)置有位于自由伸縮桿內(nèi)筒22正下方的位移傳感器25，自由伸縮桿外筒23的底部順次設(shè)置有管接件管接頭24和垂向設(shè)置的隔水管模型18，所述的鉆井模擬平臺2的底部與自由伸縮桿外筒23的筒壁之間均勻分布有四個連接裝置，連接裝置均由順次連接的彈簧27、拉力傳感器28和鋼絲組成，彈簧27固定于鉆井模擬平臺2上，彈簧27與鉆井模擬平臺2呈10°夾角設(shè)置，鋼絲固定于自由伸縮桿外筒23的筒壁上。所述的向心關(guān)節(jié)軸承20用于模擬實際工況下的撓性接頭的運動，所述的彈簧27用于模擬實際工況下的張緊器對隔水管的張緊作用，所述的自由伸縮桿內(nèi)筒22和自由伸縮桿外筒23用于模擬實際工況下伸縮節(jié)內(nèi)外筒對隔水管的升沉補償作用。
[0015]如圖1、5、6所示，它還包括計算機29、與計算機29連接的控制箱30以及光纖光柵傳感器31，隔水管模型18的柱面上且沿隔水管模型18的長度方向均勻分布有多個光纖光柵傳感器31，控制箱30與伺服電機18和伺服電機1112連接，計算機29與光纖光柵傳感器31、位移傳感器25和拉力傳感器28連接。
[0016]一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為的試驗方法，它包括以下步驟:
51、采集初始時刻拉力傳感器28、光纖光柵傳感器31以及位移傳感器25上的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)作為原始值；
52、周期性的調(diào)節(jié)伺服電機1112的參數(shù)并啟動伺服電機18，伺服電機18帶動運動滑塊11左右移動，進而帶動鉆井模擬平臺2左右移動，而伺服電機II12帶動連接梁II14沿著螺桿13做向上和向下的周期運動，進而帶動鉆井模擬平臺2做周期的升沉平移運動，同時推動橫梁3在兩個軌道5上運動，當橫梁3運動速度穩(wěn)定之后，控制箱30采集拉力傳感器28、光纖光柵傳感器31以及位移傳感器25上的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳遞給計算機29 ;
53、通過改變伺服電機1112和伺服電機18的參數(shù)、橫梁3的運動速度以及隔水管模型18的外徑、長度，重復(fù)步驟S1和S2，即可獲得不同海洋環(huán)境、不同平臺運動速度以及不同隔水管尺寸下，平臺軟懸掛隔水管力學特性以及隔水管的軸向運動距離。
【主權(quán)項】
1.一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為試驗系統(tǒng)，其特征在于:它包括深水試驗池(1)、鉆井模擬平臺(2 )、橫梁(3 )和運動滑臺裝置(4 )，深水試驗池(1)的兩側(cè)均固定有軌道(5 )，兩根軌道(5 )相互平行設(shè)置，橫梁(3 )垂直于軌道(5 )設(shè)置且可沿兩平行軌道(5 )運動，橫梁(3)的下方設(shè)置有可沿橫梁(3)左右滑動的懸掛梁(6)，懸掛梁(6)的底部設(shè)置有連接梁I (7)，連接梁I (7)上設(shè)置有運動滑臺裝置(4); 所述的運動滑臺裝置(4)由伺服電機1(8)、運動橫梁(9)、滾輪箱(10)、運動滑塊(11)、伺服電機II (12)、螺桿(13)、連接梁II (14)、固定塊(15)和軸承箱(16)組成，運動橫梁(9 )水平設(shè)置且固定于連接梁I (7 )上，運動橫梁(9 )上設(shè)置有導(dǎo)軌(26 )，運動橫梁(9 )的兩端分別設(shè)置有伺服電機I (8)和滾輪箱(10)，伺服電機I (8)的輸出端安裝有皮帶輪，皮帶輪與滾輪箱(10)內(nèi)的滾輪之間安裝有皮帶(17)，皮帶(17)上安裝有運動滑塊(11 )，運動滑塊(11)安裝在導(dǎo)軌(26)上且可沿導(dǎo)軌(26)滑動，所述的運動滑塊(11)上設(shè)置有固定塊(15)，固定塊(15)內(nèi)設(shè)置有螺紋孔和滑槽，連接梁II (14)垂直于運動橫梁(9)設(shè)置，連接梁II (14)的上下端分別設(shè)置有伺服電機II (12)和軸承箱(16)，軸承箱(16)設(shè)置在鉆井模擬平臺(2)上，伺服電機II (12)的輸出端與軸承箱(16)之間安裝有螺桿(13)，螺桿(13)與固定塊(15)內(nèi)的螺紋孔螺紋連接，固定塊(15)內(nèi)的滑槽安裝在連接梁II (14)上；所述的鉆井模擬平臺(2)與深水試驗池(1)的底部之間且從上到下順次設(shè)置有上部連接結(jié)構(gòu)和隔水管模型(18)，上部連接結(jié)構(gòu)由輔助接頭I (19)、向心關(guān)節(jié)軸承(20)、輔助接頭II (21)、自由伸縮桿內(nèi)筒(22)、自由伸縮桿外筒(23)、管接頭(24)和連接裝置組成，輔助接頭I (19)垂直于鉆井模擬平臺(2)設(shè)置且位于鉆井模擬平臺(2)的下方，輔助接頭I (19)的下端與向心關(guān)節(jié)軸承(20)的上部連接，輔助接頭II (21)的一端與向心關(guān)節(jié)軸承(20)的下部焊接，輔助接頭II (21)的另一端與自由伸縮桿內(nèi)筒(22)螺紋連接，自由伸縮桿內(nèi)筒(22)伸入自由伸縮桿外筒(23)的內(nèi)部，自由伸縮桿外筒(23)的內(nèi)部設(shè)置有位于自由伸縮桿內(nèi)筒(22)正下方的位移傳感器(25)，自由伸縮桿外筒(23)的底部順次設(shè)置有管接件管接頭(24)和垂向設(shè)置的隔水管模型(18)，所述的鉆井模擬平臺(2)的底部與自由伸縮桿外筒(23)的筒壁之間均勻分布有多個連接裝置，連接裝置均由順次連接的彈簧(27)、拉力傳感器(28)和鋼絲組成，彈簧(27)固定于鉆井模擬平臺(2)上，鋼絲固定于自由伸縮桿外筒(23)的筒壁上； 它還包括計算機(29)、與計算機(29)連接的控制箱(30)以及光纖光柵傳感器(31)，隔水管模型(18)的柱面上且沿隔水管模型(18)的長度方向均勻分布有多個光纖光柵傳感器(31)，控制箱(30)與伺服電機I (8)和伺服電機II (12)連接，計算機(29)與光纖光柵傳感器(31)、位移傳感器(25)和拉力傳感器(28)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的鉆井模擬平臺(2)的底部與自由伸縮桿外筒(23)的筒壁之間均勻分布有四個連接裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的彈簧(27)與鉆井模擬平臺(2)呈10°夾角設(shè)置。4.一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為的試驗方法，其特征在于:它包括以下步驟: S1、采集初始時刻拉力傳感器(28)、光纖光柵傳感器(31)以及位移傳感器(25)上的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)作為原始值； S2、周期性的調(diào)節(jié)伺服電機II(12)的參數(shù)并啟動伺服電機I (8)，伺服電機I (8)帶動運動滑塊(11)左右移動，進而帶動鉆井模擬平臺(2)左右移動，而伺服電機II (12)帶動連接梁II (14)沿著螺桿(13)做向上和向下的周期運動，進而帶動鉆井模擬平臺(2)做周期的升沉平移運動，同時推動橫梁(3)在兩個軌道(5)上運動，當橫梁(3)運動速度穩(wěn)定之后，控制箱(30 )采集拉力傳感器(28 )、光纖光柵傳感器(31)以及位移傳感器(25 )上的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳遞給計算機(29); S3、通過改變伺服電機II(12)和伺服電機I (8)的參數(shù)、橫梁(3)的運動速度以及隔水管模型(18)的外徑、長度，重復(fù)步驟S1和S2，即可獲得不同海洋環(huán)境、不同平臺運動速度以及不同隔水管尺寸下，平臺軟懸掛隔水管力學特性以及隔水管的軸向運動距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深水鉆井軟懸掛隔水管避臺力學行為試驗系統(tǒng)，它包括深水試驗池（1）、鉆井模擬平臺（2）、橫梁（3）和運動滑臺裝置（4），橫梁（3）垂直于軌道（5）設(shè)置且可沿兩平行軌道（5）運動，連接梁I（7）上設(shè)置有運動滑臺裝置（4）；鉆井模擬平臺（2）與深水試驗池（1）的底部之間且從上到下順次設(shè)置有上部連接結(jié)構(gòu)和隔水管模型（18）。本發(fā)明的有益效果是：能夠在室內(nèi)模擬深水鉆井平臺軟懸掛隔水管運動，真實再現(xiàn)深海鉆井時遭遇臺風情況下隔水管軟懸掛運動的實際工況，真實全面的研究隔水管軟懸掛運動情況下的力學行為規(guī)律，為深水鉆井時軟懸掛隔水管安全操作提供指導(dǎo)。
【IPC分類】G01N3/00, G01M99/00
【公開號】CN105259017
【申請?zhí)枴緾N201510735272
【發(fā)明人】毛良杰, 劉清友, 何俊江
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月3日