[发明专利]一种深水表层导管送入工具整体抗弯模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种深水表层导管送入工具整体抗弯模拟实验装置及方法，该装置包括实验架、底座、深水表层导管送入工具、拉力传感器、转接头、压力传感器、第一电机、第二电机、多个应力传感器、数据采集器和控制器。本发明提供的深水表层导管送入工具整体抗拉模拟实验装置及方法，通过电机、数据采集器及控制器等可模拟深水连续钻进过程中送入工具整体弯拉性能，确定该送入工具整体抗弯的薄弱点以及该薄弱点对深水下导管作业的影响，为深水导管喷射下入提供依据，减少深水导管喷射下入过程事故数，以提高钻井的安全性、高效性和精准性。

技术领域

本发明涉及海洋油气钻探技术领域，具体涉及一种深水表层导管送入工具整体抗弯模拟实验装置及方法。

背景技术

深水钻井一般指的是海上作业水深超过900米的钻井，在海洋工程油气钻井行业中，深水表层导管送入工具可以在水下钻进过程中大幅度节省反复替换钻杆等工具的时间，从而达到降低钻井风险和成本的效果，深水表层导管送入工具是实现深水喷射的关键工具，该送入工具与钻头等下部钻具组合完成安装，经过与低压井口头、表层导管、泥垫组装过后，将组装好工具组合下入海底指定位置，进行喷射作业。喷射到位后，经过复杂的机械操作，将上部解脱销钉剪断，实现深水表层导管送入工具的解脱，下放心轴进行“二开”钻进钻进到位后，上提钻杆，上提力将深水表层导管送入工具与低压井口头之间的定位销钉剪断，使得深水表层导管送入工具与低压井口头分开，成功回收工具。

在利用喷射下入导管技术时，深水表层导管送入工具与表层导管等组织下入深水过程中，以及下入安放回收等过程，深水表层导管送入工具会发生一定程度的弯曲现象。在下入、安装、回收过程中，送入工具可能会受到海浪、潮汐、导管等装置之间的作用力而发生弯曲，这种现象无法避免。如果深水表层导管送入工具能够承受的弯矩较小无法承受载荷，那么就会使送入工具产生剧烈形变，轻则导致送入工具工作效率降低无法按时完成钻进任务，重则导致整个送入工具报废，导致巨额经济损失。

然而，由于进行实验室研究缺乏相应的模拟装置，导致深水表层导管送入工具能够抵挡横向力产生的弯矩的抗弯性能的受力分析和实施等得不到有效研究，因而缺少了对深水表层导管送入工具的整体抗弯性能的评价指标和判断依据，从而使得深水表层导管送入工具在整个工作过程中的正常运行无法得到保证，更无法为深水导管喷射下入提供合理的抗弯参数以及其它相应数据，容易导致在实际生产过程中深水表层导管送入工具出现严重弯曲，从而不能正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深水表层导管送入工具整体抗弯模拟实验装置及方法，能够对深水表层导管下入过程中送入工具整体抗弯性能进行室内实验模拟和评价，用以解决深水表层导管送入工具能够抵挡横向力产生的弯矩的抗弯性能的受力分析和实施等得不到有效研究的问题。

本发明提供一种深水表层导管送入工具整体抗弯模拟实验装置，包括实验架、底座、深水表层导管送入工具、拉力传感器、转接头、压力传感器、第一电机、第二电机、多个应力传感器、数据采集器和控制器，所述实验架包括一水平横梁和支撑该横梁两端的两个支撑件，两个支撑件固定在所述底座上，所述深水表层导管送入工具的底部固定于所述底座上，所述转接头设置于所述深水表层导管送入工具的顶端，所述实验架的横梁水平穿设于所述转接头内；所述第一电机和所述第二电机分别固定于所述实验架的两个支撑件上，所述实验架的横梁的两端分别垂直固定有两个螺杆，所述第一电机和所述第二电机的输出轴上均固定有齿轮，所述实验架的横梁上的两个螺杆分别与第一电机和第二电机的齿轮相啮合；所述拉力传感器和所述压力传感器分别设置于所述第一电机和所述第二电机的输出轴上，多个所述应力传感器分别布置于转接头和深水表层导管送入工具的内部，所述拉力传感器、所述压力传感器和多个所述应力传感器均与所述数据采集器连接，所述数据采集器与所述控制器之间通过有线相连。