一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置及方法，包括以下步骤：步骤一：模拟钻进过程；步骤二：模拟上提过程；步骤三：模拟磨铣过程。本发明专利技术可以实时检测并采集连续管钻磨、打捞等实验过程中连续管试件的力学参数，对比实际井口参数进行实时调整，有效指导现场施工，提高连续管作业效率，降低连续管卡钻等风险。

【技术实现步骤摘要】
一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置及方法
本专利技术属于连续管钻磨、打捞等井下作业实验领域，特别是一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置及方法。
技术介绍
目前在井下钻磨、打捞等作业中，连续管应用越来越多，考虑到连续管的柔性及井身结构等因素，现无法准确检测水平井段连续管试件的受力特性，进而无法给现场作业提供施工参数定量基准，造成不必要的井下事故。据调研，国内连续管技术研究手段比较欠缺，特别是缺少一种有针对性的实验用连续管试件受力实时检测方法，现有的少数几种实验用连续管试件受力检测方法，主要是通过检测实验期间的井口载荷、循环压力及排量数据，再通过摩阻计算来间接获取试件所受推拉力和扭矩，没有针对连续管水平井段钻磨、打捞等实验期间试件所受推拉力和扭矩的实时检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置及方法，克服了现有技术中1、缺少一种有针对性的实验用连续管试件所受推拉力的实时检测方法；2、现有检测方法精确度低；3、现有检测装置较为单一，不能进行连续管水平井段钻磨、打捞等实验期间试件所受扭矩的实时检测等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测方法，包括以下步骤：步骤一：模拟钻进过程，将试件通过井下工具被连续管向左推，实验套管与移动机构产生拉力，促使检测装置中的移动机构与锚定机构在密封状态下产生轴向相向位移趋势，轴向力感应模块感应移动机构所受两个推力的反作用力，进而间接感应试件所受两个推力的反作用力，并经检测装置内部电路压电转换后拾取信号，经数据线传输，再经数据采集箱计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“-”号；步骤二：模拟上提过程，将试件通过井下工具被连续管向右拉，实验套管与移动机构产生推力，促使检测装置中的移动机构与锚定机构在密封状态下产生轴向相对位移趋势，轴向力感应模块感应移动机构所受两个拉力的反作用力，进而间接感应试件所受两个拉力的反作用力，并经检测装置内部电路压电转换后拾取信号，经数据线传输，再经数据采集箱计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“+”号；步骤三：模拟磨铣过程，将试件通过井下工具被连续管单向扭转，实验套管与移动机构产生旋转力，促使检测装置中的移动机构在密封状态下与锚定机构在旋转圆周直径的两侧分别发生相对旋转趋势和相向旋转趋势，横向力感应模块间接感应试件所受两个旋转力的反作用力，并经检测装置内部电路压电转换后拾取信号，经数据线传输，再经数据采集箱计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前不加“-”或“+”号。优选的，所述步骤一中试件所受推力可通过检测装置中的移动机构所受推力来间接反映，移动机构所受推力由第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块同时感应，得到两个感应力F1推和F2推，其中两个感应力F1推和F2推同时使第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块产生压缩形变，F1推和F2推数值相等，方向相同，故F1推和F2推的反作用力F1推’和F2推’也数值相等，方向相同，故试件所受推力值可通过|F1推’|和|F2推’|的迭加获得，所述推力值通过数据采集箱计算并显示。优选的，所述步骤二中试件所受拉力可通过检测装置中的移动机构所受拉力来间接反映，移动机构所受拉力由第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块同时感应，得到两个感应力F1拉和F2拉，其中两个感应力F1拉和F2拉同时使第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块产生拉伸形变，F1拉和F2拉数值相等，方向相同，故F1拉和F2拉的反作用力F1拉’和F2拉’也数值相等，方向相同，故试件所受拉力值可通过|F1拉’|和|F2拉’|的迭加获得，所述拉力值通过数据采集箱计算并显示。优选的，所述步骤三中试件所受扭矩可通过检测装置中的移动机构所受扭矩来间接反映，由于移动机构所受旋转力始终与其旋转力臂垂直，且两个旋转力为F3和F4，F3使第一横向力感应模块产生压缩形变，F4使第二横向力感应模块产生拉伸形变趋势，F3和F4数值相等，但方向相反，故F3和F4的反作用力F3’和F4’也数值相等，方向相反，故试件所受扭矩值可通过|F3’|和|F4’|的迭加值与旋转力臂的乘积获取，所述扭矩值通过数据采集箱计算并显示。优选的，一种如上所述的实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测装置，包括连续管、井下工具、试件、实验套管、水平井筒、检测装置、数据采集箱，所述检测装置一端连接实验套管，另一端连接水平井筒，其中试件固定于实验套管中，所述井下工具设置于实验套管中靠近检测装置的一侧，其中连续管连接井下工具依次穿过实验套管、检测装置和水平井筒，所述检测装置连接数据采集箱。优选的，所述检测装置包括轴向力感应模块、横向力感应模块、锚定机构和移动机构，所述锚定机构和移动机构通过液压缸连接，其中移动机构另一端与实验套管连接，其中锚定机构另一端与水平井筒连接，所述轴向力感应模块设置于锚定机构和移动机构连接处用于感应轴向推拉力，所述横向力感应模块设置于锚定机构和移动机构连接处用于感应扭矩。优选的，所述轴向力感应模块包括第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块，其中第一轴向力感应模块和第二轴向力感应模块设置于锚定机构和移动机构连接处用于感应轴向推拉力。优选的，所述横向力感应模块包括第一横向力感应模块和第二横向力感应模块，其中第一横向力感应模块和第二横向力感应模块设置于锚定机构和移动机构连接处用于感应扭矩。优选的，所述实验套管固定于第一水泥基蹲，所述水平井筒固定于第二水泥基蹲。优选的，所述检测装置与数据采集箱之间通过数据线连接。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术检测装置采用连续管+井下工具+试件+检测装置模拟实现钻磨、打捞等各种作业工况，当检测装置的锚定机构与移动机构产生轴向相对位移趋势时，通过轴向力感应模块的形变感应锚定有试件的实验套管所受的推力（或拉力）的反作用力，并通过数据采集箱，将两个反作用力的绝对值迭加，作为最后的推力值（或拉力值）；当检测装置的锚定机构与移动机构产生垂直于旋转力臂（旋转圆周半径）的横向相对位移时，通过移动机构在密封状态下的旋转，使旋转力臂恒定，再经横向力感应模块的形变，感应锚定有试件的实验套管在与旋转力臂垂直方向上所受的旋转力的反作用力，并通过数据采集箱，将两个反作用力的绝对值迭加，作为最终的扭力值，通过数据采集箱显示推/拉力值，结合旋转力臂值，计算并显示扭矩值；（2）本专利技术可以实时检测并采集连续管钻磨、打捞等实验过程中连续管试件的力学参数，对比实际井口参数进行实时调整，有效指导现场施工，提高连续管作业效率，降低连续管卡钻等风险；（3）本专利技术设计合理、精确度高，实验数据真实反映试件所受推拉力及扭矩，具有很好的参考意义。附图说明图1、本专利技术的结构示意图；图2、本专利技术的信号采集原理图；图3、本专利技术的检测装置结构示意图；图4、本专利技术的第一轴向力感应模块7-1感应推力的反作用力原理图；图5、本专利技术的第二轴向力感应模块7-2感应推力的反作用力原理图；图6、本专利技术的第一轴向力感应模块7-1感应拉力的反作用力原理图；图7、本专利技术的第二轴向力感应模块7-2感应拉力的反作用力原理图；图8、本专利技术的横向力感应模块感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：模拟钻进过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）向左推，实验套管（4）与移动机构（12）产生拉力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）与锚定机构（11）在密封状态下产生轴向相向位移趋势，轴向力感应模块（7）感应移动机构（12）所受两个推力的反作用力，进而间接感应试件（3）所受两个推力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“‑”号；步骤二：模拟上提过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）向右拉，实验套管（4）与移动机构（12）产生推力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）与锚定机构（11）在密封状态下产生轴向相对位移趋势，轴向力感应模块（7）感应移动机构（12）所受两个拉力的反作用力，进而间接感应试件（3）所受两个拉力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“+”号；步骤三：模拟磨铣过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）单向扭转，实验套管（4）与移动机构（12）产生旋转力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）在密封状态下与锚定机构（11）在旋转圆周直径的两侧分别发生相对旋转趋势和相向旋转趋势，横向力感应模块（8）间接感应试件（3）所受两个旋转力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前不加“‑”或“+”号。...

【技术特征摘要】
1.一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：模拟钻进过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）向左推，实验套管（4）与移动机构（12）产生拉力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）与锚定机构（11）在密封状态下产生轴向相向位移趋势，轴向力感应模块（7）感应移动机构（12）所受两个推力的反作用力，进而间接感应试件（3）所受两个推力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“-”号；步骤二：模拟上提过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）向右拉，实验套管（4）与移动机构（12）产生推力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）与锚定机构（11）在密封状态下产生轴向相对位移趋势，轴向力感应模块（7）感应移动机构（12）所受两个拉力的反作用力，进而间接感应试件（3）所受两个拉力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前加“+”号；步骤三：模拟磨铣过程，将试件（3）通过井下工具（2）被连续管（1）单向扭转，实验套管（4）与移动机构（12）产生旋转力，促使检测装置（6）中的移动机构（12）在密封状态下与锚定机构（11）在旋转圆周直径的两侧分别发生相对旋转趋势和相向旋转趋势，横向力感应模块（8）间接感应试件（3）所受两个旋转力的反作用力，并经检测装置（6）内部电路压电转换后拾取信号，经数据线（9）传输，再经数据采集箱（10）计算并显示，计算时两个力的绝对值相加，显示时所求合值前不加“-”或“+”号。2.根据权利要求1所述的一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测方法，其特征在于：所述步骤一中试件（3）所受推力可通过检测装置（6）中的移动机构（12）所受推力来间接反映，移动机构（12）所受推力由第一轴向力感应模块（7-1）和第二轴向力感应模块（7-2）同时感应，得到两个感应力F1推和F2推，其中两个感应力F1推和F2推同时使第一轴向力感应模块（7-1）和第二轴向力感应模块（7-2）产生压缩形变，F1推和F2推数值相等，方向相同，故F1推和F2推的反作用力F1推’和F2推’也数值相等，方向相同，故试件（3）所受推力值可通过|F1推’|和|F2推’|的迭加获得，所述推力值通过数据采集箱（10）计算并显示。3.根据权利要求1所述的一种实验用连续管水平段推拉力及扭矩的检测方法，其特征在于：所述步骤二中试件（3）所受拉力可通过检测装置（6）中的移动机构（12）所受拉力来间接反映，移动机构（12）所受拉力由第一轴向力感应模块（7-1）和第二轴向力感应模块（7-2）同时感应，得到两个感应力F1拉和F2拉，其中两个感应力F1拉和F2拉同时使第一轴向力感应模块（7-1）和第二轴向力感应模块（7-2）产生拉伸形变，F1拉和F2拉数值相等，方向相同，故F1拉和F2拉的反作用力F1拉’和F2拉’也数值相等，方向相同，故试...

【专利技术属性】
技术研发人员：高森，杨红斌，任斌，潘耀瑞，佘亚军，陈世波，白波，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61