[发明专利]一种深水防台钻井隔水管浮筒区域载荷测试试验装置

说明书

本发明公开了一种深水防台钻井隔水管浮筒区域载荷测试试验装置。所述试验装置包括隔水管模型、浮筒模型和三分力测量装置；隔水管模型的上部固定有若干个浮筒模型；隔水管模型的顶部连接近水面脱离装置下端模型；隔水管模型的底部连接三分力测量装置；三分力测量装置固定于底部固定装置上；隔水管模型的外壁上设有若干光纤测量装置。本发明采用的隔水管模型，可实现对隔水管原理的相似性模拟，满足重力相似理论，从而使得试验模型与试验原型具有较强的相似性。本发明采用的三分力仪装置可测量隔水管底端张力，以及管道在海流作用下的拖曳力。本发明试验装置可测试和评估自存工况下深水防台钻井隔水管浮筒局部区域的水动力性能和浮筒附近的隔水管局部应力载荷特征。

技术领域

本发明涉及一种深水防台钻井隔水管浮筒区域载荷测试试验装置，属于海洋石油工程设备领域。

背景技术

深水钻井作业中，当遇到恶劣天气或工况(如台风、强内波流)时，钻井平台需要紧急撤离，保证人员及设备的安全。目前常用的常规避台方案是平台解脱并回收全部隔水管后航行至安全区域，待环境条件允许后，隔水管需要重新下放重新开始钻井作业。这种情况效率极低，会导致非作业时间增长从而增加钻井的成本。另外一种避台方案是悬挂撤离避台。当遇到台风天气时，平台回收部分隔水管，未回收的隔水管悬挂于平台，随平台一起航行撤离至安全区域。这种方案虽延长钻井作业时间，但安全风险高，平台悬挂隔水管撤离的航速难以提高，航行撤离效率难以保证。随着钻井作业更多地走向深水，钻井作业的效率和安全性要求提高，常规的避台方案难以满足要求，现有技术需要避台消耗时间长，提高了钻井成本，有可能会由于台风预报误差等因素导致避台不及等安全问题。为了有效解决这些问题，新型避台方案的研究和试验显得尤为重要。

在此背景下，一种新型的深水防台钻井隔水管方式提出来以实现避台。深水防台钻井隔水管系统在传统隔水管中段安装浮筒和近水面脱离装置，可提供传统钻井隔水管的全部功能，并可通过近水面脱离装置(NSDP)实现浮筒下端钻井隔水管与钻井船(或平台)在隔水管中间部分解脱。解脱后，浮筒下端隔水管可以通过顶部浮筒自由站立于海洋中。在严重风暴或紧急情况下，该装置可以避免回收全部钻井隔水管，减少撤离的准备时间。

自存于海中的这段隔水管，亦称为自由站立式钻井隔水管(FSDR)，主要由隔水管、浮筒、近水面脱离装置下端、防喷器(BOP)、海洋隔水管下部密封装置(LMRP)、水下井口及导管系统组成。由于浮筒设计时考虑了避开波浪影响区及高海流区，台风期自由站立式隔水管可以自存于海洋中，从而实现避台目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水防台钻井隔水管浮筒区域载荷测试试验装置，所述试验装置可测试和评估自存工况下深水防台钻井隔水管浮筒局部区域的水动力性能和浮筒附近的隔水管局部应力载荷特征。

具体地，本发明所提供的深水防台钻井隔水管浮筒区域载荷测试试验装置，包括隔水管模型、浮筒模型和三分力测量装置；

所述隔水管模型的上部固定有若干个所述浮筒模型；

所述隔水管模型的顶部连接近水面脱离装置下端模型；

所述隔水管模型的底部连接所述三分力测量装置；

所述三分力测量装置固定于底部固定装置上；

所述隔水管模型的外壁上设有若干光纤测量装置。

本发明载荷测试试验装置中，所述浮筒模型为圆筒形结构，由固体浮力材料制成，与浮筒原型满足几何尺寸/净浮力的相似性要求，利用其浮力使得整段留在海洋中的隔水管自由站立。

本发明载荷测试试验装置中，所述近水面脱离装置下端模型亦称快速接头母头模型，与装置原型保持功能相似，主要是在隔水管正常钻井期连接上下两端隔水管，在防台脱离后实现隔水管断开，下端与自由站立式立管保留在海洋中，上端随平台撤离。