CN108801900A - 弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法，该弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置包括：检测台；泥浆供给部，泥浆供给部设置在检测台上，泥浆供给部与弯曲管柱相连通，用于给弯曲管柱提供泥浆；钻柱组件，钻柱组件安装在检测台上，钻柱组件包括钻柱，钻柱穿设在弯曲管柱中；感应器，感应器设置在检测台上，感应器设置在钻柱的上端，感应器用于感应钻柱受到的扭矩及轴向应力；调节部，调节部设置在检测台上，用于调节弯曲管柱的曲率，通过调节弯曲管柱的曲率，以使感应器得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据。通过模拟钻柱在弯曲管柱内部的运动，得到准确的钻柱受力数据，以使弯曲管柱内部泥浆润滑性的分析更加准确。

Description

弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法

技术领域

本发明涉及弯曲管柱内部泥浆润滑性检测设备技术领域，具体而言，涉及一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法。

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，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，钻井管柱的受到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。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置及方法，以解决现有技术中的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测不准确的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，该弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置包括：检测台；泥浆供给部，泥浆供给部设置在检测台上，泥浆供给部与弯曲管柱相连通，用于给弯曲管柱提供泥浆；钻柱组件，钻柱组件安装在检测台上，钻柱组件包括钻柱，钻柱穿设在弯曲管柱中；感应器，感应器设置在检测台上，感应器设置在钻柱的上端，感应器用于感应钻柱受到的扭矩及轴向应力；调节部，调节部设置在检测台上，用于调节弯曲管柱的曲率，通过调节弯曲管柱的曲率，以使感应器得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据。

进一步地，弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置还包括：分析计算器，分析计算器与感应器电连接，以得到钻柱的位移-应力曲线。

进一步地，钻柱组件还包括动力装置，动力装置设置在检测台的顶部，以驱动钻柱的上下移动及旋转。

进一步地，检测台包括平台和垂直设置在平台上的立架，动力装置、泥浆供给部及调节部自上至下依次设置在立架上。

进一步地，泥浆供给部包括：储存罐，储存罐安装在立架上，储存罐的底部设置有导向斜面；泥浆管路，泥浆管路的第一端与储存罐连通，泥浆管路的第二端与弯曲管柱连通。

进一步地，泥浆供给部还包括：控制阀，控制阀设置在泥浆管路上，以控制泥浆管路的通断。

进一步地，调节部包括水平推拉装置，水平推拉装置的输出端与弯曲管柱的底端铰接。

进一步地，水平推拉装置包括液压缸和设置在液压缸上的推柱，推柱与弯曲管柱的底端铰接。

进一步地，钻柱组件还包括：安装座，安装座安装在立架的顶部，并垂直于立架，动力装置安装在安装座上，动力装置的输出轴与立架平行。

根据本发明的另一方面，提供了一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测方法，方法使用上述弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，方法包括：S1：通过调节部调节，使弯曲管柱的曲率达到预设值；S2：通过泥浆供给部向弯曲管柱内部供给泥浆；S3：驱动钻柱上下移动和旋转，以使感应器得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据；S4：通过调节部调节，以使弯曲管柱处于不同曲率，通过分析计算器得到钻柱的位移-应力曲线；S5：分析钻柱的位移-应力曲线，评价泥浆润滑性。

应用本发明的技术方案，由于本发明的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置包括泥浆供给部、钻柱组件、感应器及调节部，通过钻柱组件在弯曲管柱中转动，并通过泥浆供给部相弯曲管柱内部供给泥浆，通过模拟钻柱在弯曲管柱内部的运动，并通过感应器感应钻柱的受力，通过调节部调节弯曲管柱的曲率，使感应部得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据，从而得到准确的钻柱受力数据，以使弯曲管柱内部泥浆润滑性的分析更加准确。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的弯曲管路内部泥浆润滑性检测装置的实施例的结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、检测台；11、立架；12、平台；20、泥浆供给部；21、储存罐；22、泥浆管路；23、控制阀；30、感应器；40、调节部；41、推柱；50、弯曲管柱；61、钻柱；62、动力装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术中所记载的，对于弯曲套管中，钻井管柱的受到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。

为了解决上述问题，参见图1所示，本发明提供了一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，该装置包括检测台10、泥浆供给部20、钻柱组件、感应器30及调节部40，其中，泥浆供给部20设置在检测台10上，泥浆供给部20与弯曲管柱50相连通，用于给弯曲管柱50提供泥浆；钻柱组件安装在检测台10上，钻柱组件包括钻柱61，钻柱61穿设在弯曲管柱50中；感应器30设置在检测台10上，感应器30设置在钻柱61的上端，感应器30用于感应钻柱61受到的扭矩及轴向应力；调节部40设置在检测台10上，用于调节弯曲管柱50的曲率，通过调节弯曲管柱50的曲率，以使感应器30得到钻柱61在不同曲率的弯曲管柱50中的受力数据。由于本发明的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置包括泥浆供给部、钻柱组件、感应器及调节部，通过钻柱组件在弯曲管柱中转动，并通过泥浆供给部相弯曲管柱内部供给泥浆，通过模拟钻柱在弯曲管柱内部的运动，并通过感应器感应钻柱的受力，通过调节部调节弯曲管柱的曲率，使感应部得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据，从而得到准确的钻柱受力数据，以使弯曲管柱内部泥浆润滑性的分析更加准确。

为了对弯曲管柱内部泥浆润滑性进行准确的分析，本实施例中的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置还包括分析计算器，分析计算器与感应器30电连接，以得到钻柱61的位移-应力曲线，工作人员根据该曲线对弯曲管柱内部泥浆润滑性进行分析。

为了对钻柱的运动进行模仿，本实施例中的钻柱组件还包括动力装置62，动力装置62设置在检测台10的顶部，以驱动钻柱61的上下移动及旋转。

具体来说，本实施例中的检测台10包括平台12和垂直设置在平台12上的立架11，动力装置62、泥浆供给部20及调节部40自上至下依次设置在立架11上，从而使检测过程具有稳定地支撑。

为了给弯曲管柱内部提供泥浆，本实施例中的泥浆供给部20包括储存罐21和泥浆管路22，其中，储存罐21安装在立架11上，储存罐21的底部设置有导向斜面；泥浆管路22的第一端与储存罐21连通，泥浆管路22的第二端与弯曲管柱50连通。

为了实现对泥浆供给过程的控制，本实施例中的泥浆供给部20还包括控制阀23，控制阀23设置在泥浆管路22上，以控制泥浆管路22的通断。

为了对弯曲管柱的曲率进行调节，本实施例中的调节部40包括水平推拉装置，水平推拉装置的输出端与弯曲管柱50的底端铰接。

具体来说，本实施例中的水平推拉装置包括液压缸和设置在液压缸上的推柱41，推柱41与弯曲管柱50的底端铰接，通过推柱推动或拉回弯曲管柱使弯曲管柱的曲率发生改变。

为了模拟钻柱实际工况下的位置，本实施例中的钻柱组件还包括安装座，安装座安装在立架11的顶部，并垂直于立架11，动力装置62安装在安装座上，动力装置62的输出轴与立架11平行，钻柱及感应器安装在输出轴上，实现钻柱的运动模拟。

根据本发明的另一个方面，提供了一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测方法，方法使用上述弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，方法包括：S1：通过调节部40调节，使弯曲管柱50的曲率达到预设值；S2：通过泥浆供给部20向弯曲管柱50内部供给泥浆；S3：驱动钻柱61旋转，以使感应器30得到钻柱61在不同曲率的弯曲管柱50中的受力数据；S4：通过调节部40调节，以使弯曲管柱50处于不同曲率，通过分析计算器得到钻柱61的位移-应力曲线；S5：分析钻柱61的位移-应力曲线，评价泥浆润滑性。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

由于本发明的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置包括泥浆供给部、钻柱组件、感应器及调节部，通过钻柱组件在弯曲管柱中转动，并通过泥浆供给部相弯曲管柱内部供给泥浆，通过模拟钻柱在弯曲管柱内部的运动，并通过感应器感应钻柱的受力，通过调节部调节弯曲管柱的曲率，使感应部得到钻柱在不同曲率的弯曲管柱中的受力数据，从而得到准确的钻柱受力数据，以使弯曲管柱内部泥浆润滑性的分析更加准确。

应该指出，上述详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。将容易理解的是，如本文一般所描述的及附图所图示说明的，本公开的方面可以在广泛种类的不同的配置中被编排、代替、组合、分开以及设计，所有这些在本文被明确地考虑。

根据本申请所描述的特定实施方案的本公开将不受限制，其被意图作为各种方面的图示说明。如对本领域技术人员将是清晰的那样，在不脱离本公开的精神和范围下可以作许多修改和变更。在本公开范围内，功能上等同的方法和设备，除了本文所列举的那些之外，从前述说明书来看对本领域技术人员将是清晰的。这样的修改和变更意图落入所附权利要求书的范围内。本公开将仅由所附权利要求书的条款以及这样的权利要求所给予权利的等同物的全部范围限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、化合物、组成或生物系统，其当然可以变化。也将理解的是，本文所使用的术语仅是出于描述特定的实施方案的目的，而并非意图是限制性的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，包括：

检测台(10)；

泥浆供给部(20)，所述泥浆供给部(20)设置在所述检测台(10)上，所述泥浆供给部(20)与弯曲管柱(50)相连通，用于给所述弯曲管柱(50)提供泥浆；

钻柱组件，所述钻柱组件安装在所述检测台(10)上，所述钻柱组件包括钻柱(61)，所述钻柱(61)穿设在所述弯曲管柱(50)中；

感应器(30)，所述感应器(30)设置在所述检测台(10)上，所述感应器(30)设置在所述钻柱(61)的上端，所述感应器(30)用于感应所述钻柱(61)受到的扭矩及轴向应力；

调节部(40)，所述调节部(40)设置在所述检测台(10)上，用于调节所述弯曲管柱(50)的曲率，通过调节所述弯曲管柱(50)的曲率，以使所述感应器(30)得到所述钻柱(61)在不同曲率的所述弯曲管柱(50)中的受力数据。

2.根据权利要求1所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置还包括：

分析计算器，所述分析计算器与所述感应器(30)电连接，以得到所述钻柱(61)的位移-应力曲线。

3.根据权利要求1所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述钻柱组件还包括动力装置(62)，所述动力装置(62)设置在所述检测台(10)的顶部，以驱动所述钻柱(61)的上下移动及旋转。

4.根据权利要求3所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述检测台(10)包括平台(12)和垂直设置在所述平台(12)上的立架(11)，所述动力装置(62)、所述泥浆供给部(20)及所述调节部(40)自上至下依次设置在所述立架(11)上。

5.根据权利要求4所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述泥浆供给部(20)包括：

储存罐(21)，所述储存罐(21)安装在所述立架(11)上，所述储存罐(21)的底部设置有导向斜面；

泥浆管路(22)，所述泥浆管路(22)的第一端与所述储存罐(21)连通，所述泥浆管路(22)的第二端与所述弯曲管柱(50)连通。

6.根据权利要求5所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述泥浆供给部(20)还包括：

控制阀(23)，所述控制阀(23)设置在所述泥浆管路(22)上，以控制所述泥浆管路(22)的通断。

7.根据权利要求1所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述调节部(40)包括水平推拉装置，所述水平推拉装置的输出端与所述弯曲管柱(50)的底端铰接。

8.根据权利要求7所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述水平推拉装置包括液压缸和设置在所述液压缸上的推柱(41)，所述推柱(41)与所述弯曲管柱(50)的底端铰接。

9.根据权利要求4所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，其特征在于，所述钻柱组件还包括：

安装座，所述安装座安装在所述立架(11)的顶部，并垂直于所述立架(11)，所述动力装置(62)安装在所述安装座上，所述动力装置(62)的输出轴与所述立架(11)平行。

10.一种弯曲管柱内部泥浆润滑性检测方法，其特征在于，所述方法使用弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，所述弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置为权利要求2至9中任一项所述的弯曲管柱内部泥浆润滑性检测装置，所述方法包括：

S1：通过所述调节部(40)调节，使所述弯曲管柱(50)的曲率达到预设值；

S2：通过所述泥浆供给部(20)向所述弯曲管柱(50)内部供给泥浆；

S3：驱动所述钻柱(61)上下移动和旋转，以使所述感应器(30)得到所述钻柱(61)在不同曲率的所述弯曲管柱(50)中的受力数据；

S4：通过所述调节部(40)调节，以使所述弯曲管柱(50)处于不同曲率，通过所述分析计算器得到所述钻柱(61)的位移-应力曲线；

S5：分析所述钻柱(61)的位移-应力曲线，评价泥浆润滑性。