本发明属于海洋石油钻井设备技术领域，特别是涉及一种隔水管灌注阀用试验系统，还涉及一种隔水管系统灌注阀的试验方法。
背景技术
在深水钻井过程中，有时会出现隔水管环空中泥浆压力突然降低的情况，此时巨大的海水压力会将整个隔水管系统挤毁，造成数亿元的损失，甚至导致人员伤亡。在整个隔水管系统中，有一个重要的部件灌注阀，灌注阀在隔水管系统面临危险时，可以迅速开启阀门，将海水引入环空，平衡隔水管系统内外的压力，是隔水管系统的安全保障。
正是由于灌注阀的巨大作用，所以其结构十分复杂，控制系统要求也较高，并且还缺少一种能完全模拟灌注阀工作时的试验方法，目前灌注阀仅有少量国外公司在生产，国内尚无相关产品。近年来国内在灌注阀的关键技术上已经获得了许多突破，目前产品结构以及控制系统均有产品生产，针对控制系统也有一些试验方法，但是针对完整灌注阀产品，国内尚无一套成熟的试验方法，无法验证灌注阀在工作情况下，功能及力学性能能否达到设计要求。
故而，为快速实现灌注阀的国产化，建立灌注阀试验平台，开发一种灌注阀的试验方法就十分必要了。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供一种隔水管灌注阀用试验系统，用以解决国内灌注阀难以进行试验的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的第一种技术方案是，一种隔水管灌注阀用试验系统，包括灌注阀，灌注阀包含阀壳、阀壳内设置有阀体，阀体上设置有滑套、驱动滑套运动的油缸、控制油缸运动的控制阀以及与控制阀连接的蓄能器，阀体上设置有多个应变片，每个应变片均与数据采集计算机连接；还包括高压仓，灌注阀设置在高压仓内，高压仓外设置有液压泵站，高压仓的两端分别设置有拉伸装置，两个拉伸装置的驱动端分别可伸缩地伸入高压仓内，并与灌注阀的两端连接，两个驱动端与高压仓之间还分别设置有密封件，高压仓上设置有第一接口，第一接口与液压泵站之间依次连接有第一压力表、第一单向阀和外压泵，第一单向阀的进口与液压泵站之间连接有第一溢流阀；所述阀壳上设置有第二接口，第二接口与液压泵站之间依次连接有第一蓄能器组、第一截止阀、第二压力表、第二单向阀和内压泵，第二单向阀的出口与液压泵站之间连接有第二溢流阀；所述控制阀分三路，第一路与液压泵站之间依次连接有第二截止阀、第二蓄能器组、第三压力表和第三溢流阀，第二路与液压泵站之间依次连接有第三截止阀，第四压力表、第三单向阀和执行泵，第二截止阀的进口与第三截止阀的进口之间连接有第四截止阀，第三单向阀的出口与液压泵站之间连接有第四溢流阀，第三路与液压泵站之间依次连接有换向阀、第三蓄能器组、第五截止阀、第五压力表、第四单向阀和远程控制泵，第四单向阀的进口与液压泵站之间设置有第五溢流阀。
本发明所采用的第一种技术方案，还具有一下特点：
所述密封件为密封盘根，所述密封盘根由弹性材料制成，密封盘根上设置有充气接口。
所述拉伸装置为拉力油缸。
所述驱动端的端部设置有第一盲板法兰，所述灌注阀的两端分别设置有第二盲板法兰。
本发明的第二个目的是提供一种隔水管系统灌注阀的试验方法，基于本发明的第一种技术方案实现，用以解决国内灌注阀难以进行试验的问题。
为了实现本发明的第二个目的，本发明所采取的第二种技术方案是，一种隔水管系统灌注阀的试验方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，测试前准备：
步骤1.1，启动内压泵，开启第二溢流阀，设定第一蓄能器组的出口压力，完成灌注阀的内压加载，用于模拟泥浆对灌注阀产生的内压；
步骤1.2，松开第三溢流阀，关闭第二截止阀、第三截止阀，启动执行泵，此时第二蓄能器组压力逐渐上升，当压力上升至设定参数时，关闭执行泵、第四截止阀，第二蓄能器组完成背压；
步骤1.3，松开第四溢流阀，打开第三截止阀，启动执行泵，此时蓄能器压力逐渐上升，当压力达到设定参数时，蓄能器完成背压；
步骤1.4，松开第一溢流阀、启动外压泵，完成灌注阀的外压加载，用于模拟海水对灌注阀产生的外压；
步骤2，待步骤1的测试前准备结束后，进行以下测试：
步骤2.1，外部液压源提供油液状态下，灌注阀自动开启与关闭时的力学性能试验：转动第二溢流阀，降低第二蓄能器组以及内压泵的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向转动第二溢流阀，升高第二蓄能器组以及内压泵的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.2，外部液压源提供油液状态下，灌注阀远程开启与关闭时的力学性能试验：启动远程控制泵，旋转第五溢流阀，使压力维持在需要的参数，完成第三蓄能器组的压力存储；操作换向阀，开启远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向操作换向阀，关闭远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.3，蓄能器提供油源时，灌注阀自动开启与关闭时的力学性能试验：关闭执行泵，关闭第三截止阀，使外部液压源脱离系统；转动第二溢流阀，降低第二蓄能器组以及内压泵的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向转动第二溢流阀，升高第二蓄能器组以及内压泵的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.4，蓄能器提供油源时，灌注阀远程开启与关闭时的力学性能试验：关闭执行泵，关闭第三截止阀，使外部液压源脱离系统；启动远程控制泵，旋转第五溢流阀，使压力维持在需要的参数；操作换向阀，开启远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向操作换向阀，关闭远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤3，数据采集计算机分析步骤2进行测试时，应变片传递出的数据信号。
本发明的有益效果：(1)本发明可以克服现有研究手段不足，提供一种模拟深水钻井工况下隔水管灌注阀力学性能的试验方法；(2)本发明能够模拟深水钻井过程中，灌注阀在不同工作状态下的力学性能，试验可以完整的反映出灌注阀真实的工作状态，试验获得的测试数据可以为灌注阀性能的验证以及结构的优化提供数据来源。
附图说明
图1是本发明的一种隔水管灌注阀用试验系统的结构示意图。
图中，1.内压泵，2.第二单向阀，3.第二溢流阀，4.第二压力表，5.第一截止阀，6.第一蓄能器组，7.第三溢流阀，8.第二蓄能器组，9.第二截止阀，10.第四截止阀，11.第三压力表，12.第三截止阀，13.第四溢流阀，14.执行泵，15.第三单向阀，16.第四压力表，17.第五截止阀，18.第三蓄能器组，19.换向阀，20.第五压力表，21.第四单向阀，22.第五溢流阀，23.远程控制泵，24.第一溢流阀，25.外压泵，26.第一单向阀，27.第一压力表，28.液压泵站，29.拉伸装置，30.密封件，31.第一盲板法兰，32.第二盲板法兰，33.阀体，34.控制阀，35.应变片，36.阀体，37.高压仓，38.数据采集计算机，39.蓄能器。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施例对本发明的技术方案作进一步地详细说明。
如图1所示，本发明的一种隔水管灌注阀用试验系统，包括灌注阀，灌注阀包含阀壳33，阀壳33内设置有阀体36，阀体36上设置有滑套、驱动滑套运动的油缸、控制油缸运动的控制阀34以及与控制阀34连接的蓄能器39，阀体36的表面设置有多个应变片35，每个应变片35均与数据采集计算机38连接；还包括高压仓37，灌注阀设置在高压仓37内，高压仓37外设置有液压泵站28，高压仓37的两端分别设置有拉伸装置29，两个拉伸装置29的驱动端分别可伸缩地伸入高压仓37内，并与灌注阀的两端连接，两个驱动端与高压仓37之间还分别设置有密封件30，高压仓37上设置有第一接口，第一接口与液压泵站28之间依次连接有第一压力表37、第一单向阀26和外压泵25，第一单向阀26的进口与液压泵站28之间连接有第一溢流阀24；阀壳33上设置有第二接口，第二接口与液压泵站28之间依次连接有第一蓄能器组6、第一截止阀5、第二压力表4、第二单向阀2和内压泵1，第二单向阀2的出口与液压泵站28之间连接有第二溢流阀3；控制阀34分三路，第一路与液压泵站28之间依次连接有第二截止阀9、第二蓄能器组8、第三压力表11和第三溢流阀7，第二路与液压泵站28之间依次连接有第三截止阀12，第四压力表16、第三单向阀15和执行泵14，第二截止阀9的进口与第三截止阀12的进口之间连接有第四截止阀10，第三单向阀12的出口与液压泵站28之间连接有第四溢流阀13，第三路与液压泵站28之间依次连接有换向阀19、第三蓄能器组18、第五截止阀17、第五压力表20、第四单向阀21和远程控制泵23，第四单向阀21的进口与液压泵站28之间设置有第五溢流阀22。
如图1所示，密封件30为密封盘根，所述密封盘根由弹性材料制成，密封盘根上设置有充气接口；拉伸装置29为拉力油缸，油缸的驱动端的端部设置有第一盲板法兰31，灌注阀的两端分别设置有第二盲板法兰32，第一盲板法兰31与第二盲板法兰32通过多个螺栓固定连接。
本发明的一种隔水管系统灌注阀的试验方法，利用上述隔水管灌注阀用试验系统实现，具体按照以下步骤实施：
步骤1，测试前准备：
步骤1.1，启动内压泵1，开启第二溢流阀3，设定第一蓄能器组6的出口压力，完成灌注阀的内压加载，用于模拟泥浆对灌注阀产生的内压；
步骤1.2，松开第三溢流阀13，关闭第二截止阀9、第三截止阀12，启动执行泵14，此时第二蓄能器组8压力逐渐上升，当压力上升至设定参数时，关闭执行泵14、第四截止阀10，第二蓄能器组8完成背压；
步骤1.3，松开第四溢流阀13，打开第三截止阀12，启动执行泵14，此时蓄能器39压力逐渐上升，当压力达到设定参数时，蓄能器39完成背压；
步骤1.4，松开第一溢流阀24、启动外压泵25，完成灌注阀的外压加载，用于模拟海水对灌注阀产生的外压；
步骤2，待步骤1的测试前准备结束后，进行以下测试：
步骤2.1，外部液压源提供油液状态下，灌注阀自动开启与关闭时的力学性能试验：转动第二溢流阀3，降低第二蓄能器组6以及内压泵1的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向转动第二溢流阀3，升高第二蓄能器组6以及内压泵1的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.2，外部液压源提供油液状态下，灌注阀远程开启与关闭时的力学性能试验：启动远程控制泵23，旋转第五溢流阀22，使压力维持在需要的参数，完成第三蓄能器组18的压力存储；操作换向阀19，开启远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向操作换向阀19，关闭远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.3，蓄能器29提供油源时，灌注阀自动开启与关闭时的力学性能试验：关闭执行泵14，关闭第三截止阀12，使外部液压源脱离系统；转动第二溢流阀3，降低第二蓄能器组6以及内压泵1的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向转动第二溢流阀3，升高第二蓄能器组6以及内压泵1的出口压力，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤2.4，蓄能器39提供油源时，灌注阀远程开启与关闭时的力学性能试验：关闭执行泵14，关闭第三截止阀12，使外部液压源脱离系统；启动远程控制泵23，旋转第五溢流阀22，使压力维持在需要的参数；操作换向阀19，开启远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门开启；反向操作换向阀19，关闭远程遥控供油回路，此时灌注阀的油缸动作，阀门关闭；
步骤3，数据采集计算机分析步骤2进行测试时，应变片35传递出的数据信号。
综上所述，本发明可以克服现有研究手段不足，提供一种模拟深水钻井工况下隔水管灌注阀力学性能的试验方法；本发明还能够模拟深水钻井过程中，灌注阀在不同工作状态下的力学性能，试验可以完整的反映出灌注阀真实的工作状态，试验获得的测试数据可以为灌注阀性能的验证以及结构的优化提供数据来源。