中国石油大学(华东)畅元江获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参激响应实验方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119412026B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411649389.2,技术领域涉及:E21B47/001;该发明授权一种海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参激响应实验方法是由畅元江;刘廷亮;李瑞冬;南顺伟;王浩;周升强设计研发完成,并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参激响应实验方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种海洋平台‑隔水管‑水下井口耦合系统参激响应实验方法,属于隔水管系统技术领域,该海洋平台‑隔水管‑水下井口耦合系统参激响应实验方法为以实际海洋钻井隔水管系统配置参数作为依据,基于相似理论及截断设计理论,确定缩尺实验相似比、模型材质、结构尺寸的参数;各装置之间通过法兰盘以及螺栓完成紧固连接;调整六自由度激励平台的升沉幅值和频率以及调整钻井液循环装置来控制隔水管柱内的钻井液流速和压力;通过在隔水管的管柱不同位置粘贴多组金属应变片,同时在隔水管系统的顶部和底部各安装一个三分力仪装置;通过对采集数据进行分析处理;能够解决复杂载荷下对控压钻井隔水管耦合系统参数激励振动影响机理不清的问题。
本发明授权一种海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参激响应实验方法在权利要求书中公布了:1.一种海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参激响应实验方法,其特征在于,包括以下具体步骤: S10:以实际海洋钻井隔水管系统配置参数作为依据,基于相似理论及截断设计理论,确定缩尺实验相似比、模型材质、结构尺寸的参数,完成实验装置各个部件的设计;采用等效水深截断设计理论,即根据相似理论缩尺后,由最大实验水深要求将截断点的边界运动条件作用于实验模型顶部; S20:实验装置包括六自由度激励平台1、张紧器系统2、上挠性接头3、伸缩节装置4、隔水管系统模型7、下挠性接头9、防喷器组11、导管模型12、水下井口装置13、钻井液循环装置14以及第一三分力仪测试装置5、第二三分力仪测试装置10和应力应变采集装置18;各装置之间通过法兰盘以及螺栓完成紧固连接;隔水管系统模型7顶部通过张紧器系统2与六自由度激励平台1主体相连,张紧器系统2通过上挠性接头3连接伸缩节装置4;六自由度激励平台1通过张紧器系统2将张紧力传递给伸缩节装置4进而传递给隔水管系统模型7,当平台升沉运动作用下,伸缩节装置4在补偿一定位移的同时为隔水管顶部提供一个实时变化的张紧力,将平台的位移激励转变为力激励,来实现隔水管系统模型7轴向力随平台升沉运动发生实时变化; S30:整体装置安装完成后,通过调整六自由度激励平台的升沉幅值和频率以及调整钻井液循环装置来控制隔水管柱内的钻井液流速和压力,以模拟实际海洋隔水管控压钻井作业时的参激振动;六自由度激励平台升沉幅值;式中,表示升沉幅值位移,m;为初始位移量,m;为升沉幅值频率,; 具体步骤包括: 第一步,利用钻井液循环装置改变隔水管柱内压力和钻井液流速的变化,模拟实际控压钻井作业; 第二步,根据发生参数激励振动的激励频率和管柱耦合系统固有频率之间的倍数关系,调节六自由度激励平台的升沉幅值和升沉频率; 第三步,改变六自由度激励平台升沉幅值和频率以及通过钻井液循环装置调整管柱内部压力和钻井液流速,完成在不同隔水管管柱压力和钻井液流速下的深水控压钻井隔水管耦合系统参数激励振动响应分析,采用应力应变装置实时采集隔水管耦合系统参数激励振动响应数据; S40:通过在隔水管的管柱不同位置粘贴多组金属应变片,同时在隔水管系统的顶部和底部各安装一个三分力仪装置,完成在不同平台升沉幅值和频率以及不同钻井液流速和压力下对于隔水管系统参激响应实验分析数据的实时采集; S50:对采集数据进行分析处理,首先进行低通切比雪夫Ⅰ型滤波处理,根据不同的数据信号选择合适的截止频率、采样频率以及滤波器的阶数,排除由于噪声或者其他实验误差而带来的数据误差,提高分析精度,分离有用信号和噪声,提高分析精度,得到线形与波形良好的正弦周期函数;完成海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统参数激励下的模态振型分析、参激振动位移分析以及管柱轴向力分析,将不同工况各测点所采集到的数据完成滤波处理后进行傅里叶变换,利用海洋平台-隔水管-水下井口耦合系统发生参激振动时参数激励频率与系统固有频率之间的倍数关系,确定发生参激振动时信号变化情况;由实验中测得的应变值,计算出节点弯矩,利用MATLAB软件将测点的弯矩值采用六次多项式拟合的方法获取弯矩随耦合系统位置变化的函数,采用MATLAB程序对其进行二次积分计算,得到耦合系统位移的分布函数; ; ; 式中,M为测点弯矩,;为截面处的弯曲应值,无量纲;R为缩尺实验模型管柱半径,m;EI为抗弯刚度,;yz为系统位移分布函数,m。
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