一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置，其特征在于，所述的拉力傳感器連接牽引拉繩與測試管柱，能夠測量并記錄測試管柱所受拉力，所述的鉸輪固定在鉸輪架上，能牽引拉繩向左運(yùn)動，且能記錄牽引拉繩的位移量，所述的鉸輪架固定在機(jī)架上，所述的動力裝置固定在機(jī)架內(nèi)側(cè)，所述的控制器能夠控制動力裝置，使壓輪軸沿其軸向往復(fù)運(yùn)動，所述的壓輪為圓盤狀，固定在壓輪軸一端，能夠擠壓套管使其變形，所述的套管內(nèi)部有測試管柱，測試管柱外徑小于套管內(nèi)徑。通過改變套管彎曲形態(tài)，達(dá)到測量不同彎曲狀態(tài)下，測試管柱的摩擦阻力的目的。
【專利說明】
一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于油氣井工程領(lǐng)域，具體涉及一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆井過程中，鉆井管柱的受力分析是鉆井設(shè)計(jì)和作業(yè)過程中研究的重點(diǎn)之一。對直井防斜、定向井軌跡控制、大位移井摩阻計(jì)算、套管設(shè)計(jì)等過程的綜合計(jì)算分析具有重要意義。目前，許多數(shù)學(xué)和力學(xué)的工具被應(yīng)用在該問題上。包括微元分析法、有限單元法、有限差分法、縱橫彎曲法等。但是，由于對該過程簡化手段認(rèn)識的分歧、現(xiàn)場驗(yàn)證難度大、不確定因素多，這一過程的計(jì)算分析存在很大問題。
[0003]隨著鉆井技術(shù)的進(jìn)步，水平段井眼軌跡亦會由于各種需求形成多彎曲井眼軌跡。屈曲管柱在井眼和套管中的摩擦阻力是計(jì)算中的重點(diǎn)之一。一方面，在下套管過程中，裸眼段與套管摩擦力過大會造成套管下放困難，另一方面，鉆井過程中，如果摩擦阻力太大，會顯著降低鉆壓，并且引起鉆井管柱和套管之間的磨損，造成一系列損失。對于彎曲套管中，鉆井管柱的摩擦阻力，通常采用經(jīng)驗(yàn)法將屈曲引起的阻力簡化為綜合摩擦系數(shù)考慮。這種簡化方法與實(shí)際情況差距較大，不能較準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。
[0004]實(shí)驗(yàn)是評價(jià)屈曲管柱摩擦阻力的方法。可以計(jì)算管柱在各種彎曲井眼軌跡或自身屈曲下與套管以及井眼的摩擦阻力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置能夠模擬在套管收到一系列多彎曲變形的情況下，鉆井管柱在其中運(yùn)動的阻力。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置，其結(jié)構(gòu)包括拉力傳感器、拉繩、鉸輪、鉸輪架、控制器、壓輪、壓輪軸、動力裝置、機(jī)架、套管、測試管柱，其特征在于，所述的拉力傳感器連接牽引拉繩與測試管柱，能夠測量并記錄測試管柱所受拉力，所述的鉸輪固定在鉸輪架上，能牽引拉繩向左運(yùn)動，且能記錄牽引拉繩的位移量，所述的鉸輪架固定在機(jī)架上，所述的動力裝置固定在機(jī)架內(nèi)側(cè)，所述的控制器能夠控制動力裝置，使壓輪軸沿其軸向往復(fù)運(yùn)動，所述的壓輪為圓盤狀，固定在壓輪軸一端，能夠擠壓套管使其變形，所述的套管內(nèi)部有測試管柱，測試管柱外徑小于套管內(nèi)徑。
[0008]本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理:
[0009]本裝置中，壓輪通過動力裝置給套管施加壓力，多組壓輪-動力裝置使套管產(chǎn)生多彎曲。測試管柱模擬鉆井管柱，位于套管內(nèi)。由于套管產(chǎn)生多彎曲形態(tài)，測試管柱收到其彈性能的影響會與套管接觸并產(chǎn)生壓力，進(jìn)而產(chǎn)生摩擦力。該摩擦力靠拉力傳感器、拉繩和鉸輪共同作用。其中，鉸輪勻速向左拉動拉繩，并記錄拉繩收縮量，即測試管柱向左位移量，同時拉力傳感器記錄測試管柱軸向拉力，因此綜合位移和應(yīng)力能夠的到應(yīng)力-位移曲線。其中，應(yīng)力位移曲線的峰值代表靜摩擦力，應(yīng)力穩(wěn)定值代表動摩擦力。通過改變套管彎曲形態(tài)，可以得到不同彎曲狀態(tài)下，測試管柱的摩擦阻力。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]由上述的原理設(shè)計(jì)可看出，本發(fā)明提供的一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可行性好，具備新穎性;通過控制多個壓輪可對套管產(chǎn)生各類形變。能夠達(dá)到在不同套管彎曲形態(tài)下測試管柱的摩擦阻力的目的。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置的示意圖。圖中拉力傳感器，2拉繩，3鉸輪，4鉸輪架，5控制器，6壓輪，7壓輪軸，8動力裝置，9機(jī)架，10套管，11測試管柱。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
[0014]一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置，其結(jié)構(gòu)包括拉力傳感器1、拉繩2、鉸輪
3、鉸輪架4、控制器5、壓輪6、壓輪軸7、動力裝置8、機(jī)架9、套管10、測試管柱11，其特征在于，所述的拉力傳感器I連接牽引拉繩2與測試管柱11，能夠測量并記錄測試管柱11所受拉力，所述的鉸輪3固定在鉸輪架4上，能牽引拉繩2向左運(yùn)動，且能記錄牽引拉繩2的位移量，所述的鉸輪架4固定在機(jī)架9上，所述的動力裝置8固定在機(jī)架9內(nèi)側(cè)，所述的控制器5能夠控制動力裝置8，使壓輪軸7沿其軸向往復(fù)運(yùn)動，所述的壓輪6為圓盤狀，固定在壓輪軸7—端，能夠擠壓套管10使其變形，所述的套管10內(nèi)部有測試管柱11，測試管柱11外徑小于套管10內(nèi)徑。
[0015]本發(fā)明中涉及的未說明部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多彎曲套管中管柱摩擦阻力模擬裝置，其結(jié)構(gòu)包括拉力傳感器(I)、拉繩(2)、鉸輪(3)、鉸輪架(4)、控制器(5)、壓輪(6)、壓輪軸(7)、動力裝置(8)、機(jī)架(9)、套管(10)、測試管柱(11)，其特征在于，所述的拉力傳感器(I)連接牽引拉繩(2)與測試管柱(11)，能夠測量并記錄測試管柱(11)所受拉力，所述的鉸輪(3)固定在鉸輪架(4)上，能牽引拉繩(2)向左運(yùn)動，且能記錄牽引拉繩(2)的位移量，所述的鉸輪架(4)固定在機(jī)架(9)上，所述的動力裝置(8)固定在機(jī)架(9)內(nèi)側(cè)，所述的控制器(5)能夠控制動力裝置(8)，使壓輪軸(7)沿其軸向往復(fù)運(yùn)動，所述的壓輪(6)為圓盤狀，固定在壓輪軸(7)—端，能夠擠壓套管(10)使其變形，所述的套管(10)內(nèi)部有測試管柱(11)，測試管柱(11)外徑小于套管(10)內(nèi)徑。
【文檔編號】G01M13/00GK106092548SQ201610602050
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610602050.6, CN 106092548 A, CN 106092548A, CN 201610602050, CN-A-106092548, CN106092548 A, CN106092548A, CN201610602050, CN201610602050.6
【發(fā)明人】劉亢, 林中月
【申請人】劉亢