CN106092548A - 一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置，其特征在于，所述的拉力传感器连接牵引拉绳与测试管柱，能够测量并记录测试管柱所受拉力，所述的铰轮固定在铰轮架上，能牵引拉绳向左运动，且能记录牵引拉绳的位移量，所述的铰轮架固定在机架上，所述的动力装置固定在机架内侧，所述的控制器能够控制动力装置，使压轮轴沿其轴向往复运动，所述的压轮为圆盘状，固定在压轮轴一端，能够挤压套管使其变形，所述的套管内部有测试管柱，测试管柱外径小于套管内径。通过改变套管弯曲形态，达到测量不同弯曲状态下，测试管柱的摩擦阻力的目的。

Description

一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置
技术领域
本发明属于油气井工程领域，具体涉及一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置。
背景技术
石油钻井过程中，钻井管柱的受力分析是钻井设计和作业过程中研究的重点之一。对直井防斜、定向井轨迹控制、大位移井摩阻计算、套管设计等过程的综合计算分析具有重要意义。目前，许多数学和力学的工具被应用在该问题上。包括微元分析法、有限单元法、有限差分法、纵横弯曲法等。但是，由于对该过程简化手段认识的分歧、现场验证难度大、不确定因素多，这一过程的计算分析存在很大问题。
随着钻井技术的进步，水平段井眼轨迹亦会由于各种需求形成多弯曲井眼轨迹。屈曲管柱在井眼和套管中的摩擦阻力是计算中的重点之一。一方面，在下套管过程中，裸眼段与套管摩擦力过大会造成套管下放困难，另一方面，钻井过程中，如果摩擦阻力太大，会显著降低钻压，并且引起钻井管柱和套管之间的磨损，造成一系列损失。对于弯曲套管中，钻井管柱的摩擦阻力，通常采用经验法将屈曲引起的阻力简化为综合摩擦系数考虑。这种简化方法与实际情况差距较大，不能较准确地反映实际情况。
实验是评价屈曲管柱摩擦阻力的方法。可以计算管柱在各种弯曲井眼轨迹或自身屈曲下与套管以及井眼的摩擦阻力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置，该实验装置能够模拟在套管收到一系列多弯曲变形的情况下，钻井管柱在其中运动的阻力。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置，其结构包括拉力传感器、拉绳、铰轮、铰轮架、控制器、压轮、压轮轴、动力装置、机架、套管、测试管柱，其特征在于，所述的拉力传感器连接牵引拉绳与测试管柱，能够测量并记录测试管柱所受拉力，所述的铰轮固定在铰轮架上，能牵引拉绳向左运动，且能记录牵引拉绳的位移量，所述的铰轮架固定在机架上，所述的动力装置固定在机架内侧，所述的控制器能够控制动力装置，使压轮轴沿其轴向往复运动，所述的压轮为圆盘状，固定在压轮轴一端，能够挤压套管使其变形，所述的套管内部有测试管柱，测试管柱外径小于套管内径。
本发明的设计原理：
本装置中，压轮通过动力装置给套管施加压力，多组压轮-动力装置使套管产生多弯曲。测试管柱模拟钻井管柱，位于套管内。由于套管产生多弯曲形态，测试管柱收到其弹性能的影响会与套管接触并产生压力，进而产生摩擦力。该摩擦力靠拉力传感器、拉绳和铰轮共同作用。其中，铰轮匀速向左拉动拉绳，并记录拉绳收缩量，即测试管柱向左位移量，同时拉力传感器记录测试管柱轴向拉力，因此综合位移和应力能够的到应力-位移曲线。其中，应力位移曲线的峰值代表静摩擦力，应力稳定值代表动摩擦力。通过改变套管弯曲形态，可以得到不同弯曲状态下，测试管柱的摩擦阻力。
本发明的有益效果：
由上述的原理设计可看出，本发明提供的一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置结构简单，操作简便，可行性好，具备新颖性；通过控制多个压轮可对套管产生各类形变。能够达到在不同套管弯曲形态下测试管柱的摩擦阻力的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置的示意图。图中：1 拉力传感器，2 拉绳，3 铰轮，4 铰轮架，5 控制器，6 压轮，7 压轮轴，8 动力装置，9机架，10 套管，11 测试管柱。
具体实施方式
实施例1
一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置，其结构包括拉力传感器1、拉绳2、铰轮3、铰轮架4、控制器5、压轮6、压轮轴7、动力装置8、机架9、套管10、测试管柱11，其特征在于，所述的拉力传感器1连接牵引拉绳2与测试管柱11，能够测量并记录测试管柱11所受拉力，所述的铰轮3固定在铰轮架4上，能牵引拉绳2向左运动，且能记录牵引拉绳2的位移量，所述的铰轮架4固定在机架9上，所述的动力装置8固定在机架9内侧，所述的控制器5能够控制动力装置8，使压轮轴7沿其轴向往复运动，所述的压轮6为圆盘状，固定在压轮轴7一端，能够挤压套管10使其变形，所述的套管10内部有测试管柱11，测试管柱11外径小于套管10内径。
本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置，其结构包括拉力传感器(1)、拉绳(2)、铰轮(3)、铰轮架(4)、控制器(5)、压轮(6)、压轮轴(7)、动力装置(8)、机架(9)、套管(10)、测试管柱(11)，其特征在于，所述的拉力传感器(1)连接牵引拉绳(2)与测试管柱(11)，能够测量并记录测试管柱(11)所受拉力，所述的铰轮(3)固定在铰轮架(4)上，能牵引拉绳(2)向左运动，且能记录牵引拉绳(2)的位移量，所述的铰轮架(4)固定在机架(9)上，所述的动力装置(8)固定在机架(9)内侧，所述的控制器(5)能够控制动力装置(8)，使压轮轴(7)沿其轴向往复运动，所述的压轮(6)为圆盘状，固定在压轮轴(7)一端，能够挤压套管(10)使其变形，所述的套管(10)内部有测试管柱(11)，测试管柱(11)外径小于套管(10)内径。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543690A (zh) * 2017-09-09 2018-01-05 东北石油大学 井筒内悬挂管柱正弦和螺旋屈曲模拟实验装置及实验方法
CN107965309A (zh) * 2017-11-21 2018-04-27 中国神华能源股份有限公司 用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法
CN108801900A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国神华能源股份有限公司 弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法
CN112727439A (zh) * 2021-01-07 2021-04-30 西南石油大学 一种测量钻杆与套管磨损的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140008126A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Andrew Derek Normore Method for reducing stick-slip during wellbore drilling
US20150101397A1 (en) * 2011-12-22 2015-04-16 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Method for testing non-uniform loads in pipes
CN105352807A (zh) * 2015-11-16 2016-02-24 西南石油大学 一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150101397A1 (en) * 2011-12-22 2015-04-16 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Method for testing non-uniform loads in pipes
US20140008126A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Andrew Derek Normore Method for reducing stick-slip during wellbore drilling
CN105352807A (zh) * 2015-11-16 2016-02-24 西南石油大学 一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李文飞等: "基于纵横弯曲梁理论的水平井管柱摩阻扭矩分析方法", 《科学技术与工程》 *
祖峰: "定向井钻柱摩阻预测与应用", 《石油钻采工艺》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543690A (zh) * 2017-09-09 2018-01-05 东北石油大学 井筒内悬挂管柱正弦和螺旋屈曲模拟实验装置及实验方法
CN107543690B (zh) * 2017-09-09 2019-03-08 东北石油大学 井筒内悬挂管柱正弦和螺旋屈曲模拟实验装置及实验方法
CN107965309A (zh) * 2017-11-21 2018-04-27 中国神华能源股份有限公司 用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法
CN108801900A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国神华能源股份有限公司 弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法
CN112727439A (zh) * 2021-01-07 2021-04-30 西南石油大学 一种测量钻杆与套管磨损的装置
CN112727439B (zh) * 2021-01-07 2022-06-07 西南石油大学 一种测量钻杆接管段与套管磨损的装置

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