本發(fā)明屬于隔水管試驗領(lǐng)域，具體地說是一種隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)：

隨著海洋鉆采工程油氣勘探開發(fā)的大力發(fā)展，作業(yè)海域的水深在不斷增加，深水海況環(huán)境復(fù)雜，油氣勘探開發(fā)的環(huán)境要求也越來越高。為減少固井帶來的環(huán)境污染，海上鉆井所用隔水管的作業(yè)方式由原來的鉆入式逐漸向錘入式發(fā)展，對隔水管的安全性提出了更高的要求。目前，檢測隔水管及隔水管接頭所能承受的錘擊力等參數(shù)時，沒有專用的設(shè)備，無法真實有效的獲取產(chǎn)品的參術(shù)，不便于對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗和改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了確保錘入式隔水管的安全性、可靠性，本發(fā)明提供一種隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置及試驗方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，包括打樁分析儀、導(dǎo)向管和位于砂土墊層上部的底座，底座中間開設(shè)通孔，底座上固定安裝數(shù)根立柱，立柱位于第一通孔的外周并均勻排列，立柱的上部之間安裝上操作平臺，上操作平臺上開設(shè)第二通孔，第一通孔與第二通孔相對，導(dǎo)向管穿過第一通孔，導(dǎo)向管的下端垂直插入至砂土墊層內(nèi)，上操作平臺上安裝固定座；打樁分析儀包括一對應(yīng)變傳感器和一對加速度傳感器，一對應(yīng)變傳感器以試驗隔水管軸線對稱安裝試驗隔水管的兩側(cè)，一對加速度傳感器以試驗隔水管軸線對稱安裝試驗隔水管的兩側(cè)。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的立柱的中部之間安裝下操作平臺，下操作平臺上開設(shè)第三通孔，下操作平臺上安裝固定座。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的固定座由兩根平行的下工字鋼和兩根平行的上工字鋼拼接組成，下工字鋼和上工字鋼相互垂直，下工字鋼與上工字鋼固定連接，導(dǎo)向管位于下工字鋼與上工字鋼拼合形成的孔內(nèi)。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，還包括數(shù)根下端錘入砂土墊層內(nèi)的固定管，固定管上端的側(cè)部固定安裝連接板，連接板插入至底座的側(cè)部。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的操作平臺的周邊固定安裝防護(hù)欄。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的底座與砂土墊層之間鋪設(shè)墊板和石子墊層。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的底座上部設(shè)有上開口緩沖盒，緩沖盒的底部開孔，導(dǎo)向管能夠穿過緩沖盒，緩沖盒的上開口處設(shè)有緩沖板，緩沖板套裝在導(dǎo)向管的外周不與導(dǎo)向管接觸，緩沖板與緩沖盒之間填充環(huán)形纏繞的鋼絲球。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，所述的導(dǎo)向管為Φ406mm，長度為10m，錘入地下的長度為7m，留在地面的長度為3m。

隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗方法，包括下述步驟： ①將導(dǎo)向管通過吊車和打樁錘錘入砂土墊層及地下，再將隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置其他部件安裝，使第一通孔穿過導(dǎo)向管，將固定管錘入至地下，通過連接板將底座焊接牢固； ②將試驗隔水管組裝，然后吊裝就位，然后穿過第二通孔，并套在導(dǎo)向管的外周，再在試驗隔水管的外周設(shè)置固定座，固定座焊接在操作平臺上； ③將替打短節(jié)安裝在試驗隔水管的上端，打樁分析儀連接應(yīng)變傳感器和加速度傳感器； ④通過吊車和打樁錘對試驗隔水管進(jìn)行打樁，打樁完成后檢查母接頭絲扣完整情況、接頭與替打短節(jié)接觸面受力變化情況、打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況。

如上所述的隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗方法，還包括步驟⑤，步驟⑤為：步驟④完成后，更換其他型號試驗隔水管，重復(fù)步驟④。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明中試驗的隔水管和海洋鉆井現(xiàn)場使用的隔水管等比例，隔水管也是豎直放置，通過設(shè)計的試驗裝置進(jìn)行陸地打樁試驗，檢測隔水管及隔水管接頭所能承受的錘擊力等參數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)了在陸地條件下模擬海洋地質(zhì)情況下的錘擊試驗，通過該打樁模擬試驗，驗證了產(chǎn)品設(shè)計的合理性，配套產(chǎn)品的實用性和操作性。取得了隔水管實測錘擊力、壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、傳遞至隔水管的有效能量、隔水管完整性系數(shù)等參數(shù)。驗證了產(chǎn)品使用的安全性、可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的Ⅰ局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1砂土墊層；2底座；3下操作平臺；4立柱；5上操作平臺；6防護(hù)欄；7母接頭；8公接頭；9固定座，91下工字鋼，92上工字鋼；10試驗隔水管；11打樁分析儀，111應(yīng)變傳感器，112加速度傳感器；12緩沖板；13鋼絲球；14導(dǎo)向管；15墊板；16連接板；17石子墊層；18固定管；19第一通孔；20第二通孔；21第三通孔；22緩沖盒。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置，如圖所示，包括打樁分析儀11、導(dǎo)向管14和位于砂土墊層1上部的底座2。打樁分析儀采用美國PDI公司生產(chǎn)，型號為PAK，能夠檢測管體接頭能承受的錘擊力、壓應(yīng)力、拉應(yīng)力等。底座尺寸6m×6m，高6m，由工字鋼、鋼板等焊接而成，保證錘擊時的安全性及穩(wěn)定性。底座2中間開設(shè)通孔19，底座2上固定安裝數(shù)根立柱4，立柱4位于第一通孔19的外周并均勻排列，立柱4的上部之間安裝上操作平臺5，上操作平臺5上開設(shè)第二通孔20，第一通孔19與第二通孔20相對，導(dǎo)向管14穿過第一通孔19，導(dǎo)向管14的下端垂直插入至砂土墊層1內(nèi)。導(dǎo)向管14為Φ406mm，長度為10m，錘入地下的長度為7m，留在地面的長度為3m，該結(jié)構(gòu)能夠有效地進(jìn)行導(dǎo)向，同時保持導(dǎo)向管14的穩(wěn)定性。上操作平臺5上安裝固定座9。打樁分析儀11包括一對應(yīng)變傳感器111和一對加速度傳感器112，一對應(yīng)變傳感器111以試驗隔水管軸線對稱安裝試驗隔水管的兩側(cè)，一對加速度傳感器112以試驗隔水管軸線對稱安裝試驗隔水管的兩側(cè)，這樣既可以減少偏心錘擊對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差，又可以測出單個方向偏心錘擊的程度。

具體而言，本實施例所述的立柱4的中部之間安裝下操作平臺3，下操作平臺3上開設(shè)第三通孔21，下操作平臺3上安裝固定座9。兩層能夠?qū)崿F(xiàn)對試驗隔水管的輔助支撐，提高穩(wěn)定性。

具體的，本實施例所述的固定座9由兩根平行的下工字鋼91和兩根平行的上工字鋼92拼接組成，下工字鋼91和上工字鋼92相互垂直，下工字鋼91與上工字鋼92固定連接，導(dǎo)向管14位于下工字鋼91與上工字鋼92拼合形成的孔內(nèi)。多個工字鋼結(jié)構(gòu)組成的固定座9，穩(wěn)定性高，連接方便。

為了進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，本發(fā)明還包括數(shù)根下端錘入砂土墊層1內(nèi)的固定管18，固定管18上端的側(cè)部固定安裝連接板16，連接板16插入至底座2的側(cè)部。

進(jìn)一步的，為了提高安全性，本實施例所述的上操作平臺5的周邊固定安裝防護(hù)欄6。在焊接安裝等操作中，可以提高作業(yè)人員的安全性。

更進(jìn)一步的，為了增加緩沖效果，本實施例所述的底座2與砂土墊層1之間鋪設(shè)墊板15和石子墊層17。

為了進(jìn)一步進(jìn)行緩沖，減少錘擊對本發(fā)明的沖擊，所述的底座2上部設(shè)有上開口緩沖盒22，緩沖盒22的底部開孔，導(dǎo)向管14能夠穿過緩沖盒22，緩沖盒22的上開口處設(shè)有緩沖板12，緩沖板12套裝在導(dǎo)向管14的外周不與導(dǎo)向管14接觸，緩沖板12與緩沖盒22之間填充環(huán)形纏繞的鋼絲球13。利用鋼絲球13較高的抗拉強度和韌性、鋼絲表面狀態(tài)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)特性，鋼絲球13起到了緩沖作用。

隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗方法，包括下述步驟： ①將導(dǎo)向管14通過吊車和打樁錘錘入砂土墊層及地下，再將隔水管打樁作業(yè)錘擊試驗裝置其他部件安裝，使第一通孔19穿過導(dǎo)向管14，將固定管18錘入至地下，通過連接板16將底座2焊接牢固； ②將試驗隔水管組裝，然后吊裝就位，然后穿過第二通孔20，并套在導(dǎo)向管14的外周，再在試驗隔水管的外周設(shè)置固定座9，固定座9焊接在操作平臺上，固定座9與試驗隔水管之間有3～5mm間隙； ③將替打短節(jié)安裝在試驗隔水管的上端，打樁分析儀11連接應(yīng)變傳感器111和加速度傳感器112； ④通過吊車和打樁錘對試驗隔水管進(jìn)行打樁，打樁完成后檢查母接頭絲扣完整情況、接頭與替打短節(jié)接觸面受力變化情況、打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況； ⑤步驟④完成后，更換其他型號試驗隔水管，重復(fù)步驟④。具體的如下：

一、第一組打樁試驗為Φ559隔水管：把長度2.35米一端焊接有母接頭和長度3.65米一端焊接有母接頭一端焊有公接頭的兩根隔水管提前連接好（上扣扭矩約為30KN.m），吊入試驗樁架，肘板固定平臺孔處隔水管，使其保持垂直狀態(tài)；再將替打短節(jié)插入樁管，樁錘在替打短節(jié)上，開始打樁試驗，打樁完成后檢查母接頭絲扣完整情況，接頭與替打短節(jié)接觸面受力變化情況； 二、吊出替打短節(jié)，再吊入Φ559長度3米焊接有公接頭的隔水管，工作人員在二層臺進(jìn)行上扣連接（上扣扭矩約為30KN.m）；觀察上扣難易情況，確認(rèn)上扣完成后，開始打樁試驗，打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況； 三、第二組打樁Φ610隔水管：將長度6米一端焊接有母接頭的樁管吊入試驗樁架，肘板固定平臺孔處隔水管，使其保持垂直狀態(tài)；再將替打短節(jié)插入樁管，樁錘在替打短節(jié)上，開始打樁試驗，打樁完成后檢查母接頭絲扣完整情況，接頭與替打短節(jié)接觸面受力變化情況； 四、吊出替打短節(jié)，再吊入Φ610長度3米焊接有公接頭的隔水管，工作人員在二層臺進(jìn)行上扣連接（上扣扭矩約為35KN.m）；觀察上扣難易情況，確認(rèn)上扣完成后，開始打樁試驗，打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況； 四、第三組打樁Φ660隔水管：將長度6米一端焊接有母接頭的樁管吊入試驗樁架，肘板固定平臺孔處隔水管，使其保持垂直狀態(tài)。再吊入Φ660長度3米焊接有公接頭的隔水管，工作人員在二層臺進(jìn)行上扣連接（上扣扭矩約為40KN.m）；觀察上扣難易情況，確認(rèn)上扣完成后，開始打樁試驗，打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況； 無、第三組打樁Φ762隔水管：將長度6米一端焊接有母接頭的樁管吊入試驗樁架，肘板固定平臺孔處隔水管，使其保持垂直狀態(tài)。再吊入Φ762長度3米焊接有公接頭的隔水管，工作人員在二層臺進(jìn)行上扣連接（上扣扭矩約為45KN.m）；觀察上扣難易情況，確認(rèn)上扣完成后，開始打樁試驗，打樁過程中觀察有無倒扣、防轉(zhuǎn)銷有無脫落、接頭受力變化等情況。

錘擊時，兩對傳感器分別將測得的應(yīng)變信號和加速度信號通過低噪聲屏蔽電纜輸入到打樁分析儀主機PDA內(nèi)，并分別被轉(zhuǎn)換成力和速度信號顯示在監(jiān)視屏上。母接頭絲扣完整情況，接頭與替打短節(jié)接觸面受力變化情況通過打樁分析儀檢測測出，母接頭絲扣完整情況、公母接頭上扣難易情況通過肉眼觀察。

本發(fā)明能夠?qū)Ω羲墚a(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)測。本發(fā)明能夠試驗錘入式隔水管及隔水管接頭能承受的錘擊力。螺紋接頭隔水管錘擊試驗共四種規(guī)格6組試驗，錘擊試驗依次進(jìn)行了Φ559×25.4管串、Φ610×25.4、Φ660×25.4、Φ762×25.4接頭，其中Φ559和Φ610分別使用替打短節(jié)和管體分別進(jìn)行錘擊試驗。本發(fā)明測試的隔水管直徑范圍為Φ508mm～Φ914mm，壁厚范圍為12.7 mm～50.8mm。試驗參數(shù)為產(chǎn)品質(zhì)量提供事實依據(jù)，能更好地投入市場運行，帶來市場效益。

其中本發(fā)明中，圖中7為母接頭，8為公接頭，10為試驗隔水管。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。