一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置，其特点是：利用推力轴承和右夹具给用左夹具和支架固定的套管施加附加弯矩，其中右夹具可在推力轴承的作用下发生上下往复运动，使套管弯曲并产生一定的狗腿度，采用压力试验机的前移动压头和后移动压头给弯曲套管施加非均匀载荷，同时通过套管外壁上的应变片和应变仪记录不同外载荷下的套管应变，基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管的非均匀挤毁强度，改变狗腿度可以得到不同狗腿度下套管的非均匀挤毁强度。该测试方法及装置适用于弯曲井眼中套管非均匀挤毁强度的测试研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利涉及石油与天然气钻井工程
，具体是一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置。技术背景在油气钻井和生产过程中，石油套管起着保护井眼、加固井壁、隔绝井中的油、气、水层及封固各种复杂地层的作用。现场失效数据表明:按照API标准设计的套管在塑性蠕变地层和倾角较大的地层中仍发生变形乃至挤毁，如川渝气田的龙岗001-1井、龙岗001-2井、龙岗39井、龙岗13井、普光204-2H井，塔里木油田的英深一井，塔河油田的TK1127井的套管均属于盐岩层的非均匀挤毁，其主要原因是在传统的套管抗挤强度设计中没有考虑非均匀载荷引起套管抗挤强度的降低或套管设计方法不完善所致。此外，在弯曲井眼即狗腿度(狗腿度是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数单位:度/100米。)或井斜角较大的层段，套管除受到非均匀载荷之外，还要承受附加弯矩载荷的作用，且狗腿度或井斜角较大，所受的附加弯矩越大。由此可知，弯曲井眼内套管的受力尤为复杂，套管极容易发生非均匀挤毁失效。目前，国内外学者对均匀载荷下套管挤毁强度做了大量研究，且形成了相应的标准，如API5C3和IS010400标准。然而，仅有部分学者对非均匀载荷下的套管挤毁强度进行了理论研究，其理论计算方法的准确性和可靠性缺乏试验数据的验证，且没有考虑弯曲井眼狗腿度即附加弯矩对非均匀载荷下套管挤毁强度的影响。众所周知，套管抗挤强度的真实值是套管设计中的关键参数，因此，为优化弯曲套管非均匀挤毁强度的设计，适合非均匀载荷作用下弯曲套管挤毁强度的测试研究迫在眉睫。为此，本专利技术提出一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置，可准确测试并获取不同狗腿度(井眼弯曲程度)下套管的非均匀挤毁强度，促进套管非均匀挤毁强度研究的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法及装置，以解决非均匀载荷作用下弯曲套管挤毁强度难以准确获取的技术难题，为弯曲井眼套管非均匀挤毁强度设计提供重要参考，并在达到上述目的的同时，简化测试装置的复杂性，降低设备的成本。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案:利用推力轴承和右夹具(右夹具可在推力轴承的作用下发生上下往复运动。)给用左夹具和支架固定的套管施加附加弯矩，使套管弯曲并产生一定的狗腿度，采用压力试验机的前移动压头和后移动压头给弯曲套管施加非均匀载荷，同时通过套管外壁上的应变片和应变仪记录不同外载荷下的套管应变，基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管的非均匀挤毁强度，改变狗腿度可以得到不同狗腿度下套管的非均匀挤毁强度，所属的模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法包括以下步骤: a.利用左夹具将外壁贴有应变片的套管水平固定于支架上； b.采用推力轴承和右夹具给套管施加附加弯矩，使套管弯曲并产生一定的狗腿度； c.通过压力试验机的前移动压头和后移动压头给弯曲套管施加非均匀载荷，同时采用应变片和应变仪记录不同外载荷下的套管应变； d.基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管的非均匀挤毁强度； e.根据井下实际情况，改变套管的狗腿度，重复步骤a、b、c和d可得到不同狗腿度下套管的非均匀挤毁强度。为使用上述方法，本专利技术提供一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试装置，主要包括:左夹具、套管、前移动压头、应变片、右夹具、推力轴承、底座、后移动压头、支架、应变仪和导线，其中左夹具、支架、右夹具和推力轴承固定于底座上，左夹具和支架用于固定套管，右夹具和推力轴承用于给套管施加附加弯矩，使套管弯曲并产生狗腿度，压力试验机的前移动压头和后移动压头用于给套管施加非均匀载荷，套管外壁的应变片通过导线与应变仪相连，用于测量非均匀载荷下弯曲套管的变形规律及非均匀挤毁强度。本专利技术具有以下优点: 本专利技术提供的测试方法及装置可准确模拟测试并获取弯曲井眼中套管在非均匀载荷下的挤毁强度，得到狗腿度即弯曲程度对套管非均匀挤毁强度的影响规律，可为套管挤毁强度(尤其是弯曲井眼中套管的非均匀挤毁强度)的优化设计及其理论研究提供有力的指B寸ο【附图说明】图1为测试装置示意图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术进行详细描述。本专利技术利用推力轴承和右夹具(右夹具可在推力轴承的作用下发生上下往复运动。)给用左夹具和支架固定的套管施加附加弯矩，使套管弯曲并产生一定的狗腿度，采用压力试验机的前移动压头和后移动压头给弯曲套管施加非均匀载荷，同时通过套管外壁上的应变片和应变仪记录不同外载荷下的套管应变，基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管的非均匀挤毁强度，改变狗腿度可以得到不同狗腿度下套管的非均匀挤毁强度。如图1所示，为使用上述方法，本专利技术提供一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试装置，主要包括:左夹具1、套管2、前移动压头3、应变片4、右夹具5、推力轴承6、底座7、后移动压头8、支架9、应变仪10和导线11，其中左夹具1、支架9、右夹具5和推力轴承6用于给套管2施加附加弯矩，使套管2弯曲并产生狗腿度，压力试验机的前移动压头3和后移动压头8用于给套管2施加非均匀载荷，套管2外壁的应变片4通过导线11与应变仪10相连，用于测量非均匀载荷下弯曲套管2的变形规律及非均匀挤毁强度。利用本专利技术提供的测试方法及装置对弯曲井眼中套管的非均匀挤毁强度进行测试，具体测试过程包括以下步骤: a.利用左夹具1将外壁贴有应变片4的套管2水平固定于支架9上； b.采用推力轴承6和右夹具5给套管2施加附加弯矩，使套管2弯曲并产生一定的狗腿度； c.通过压力试验机的前移动压头3和后移动压头8给弯曲套管2施加非均匀载荷，同时采用应变片4和应变仪10记录不同外载荷下的套管应变； d.基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管2的非均匀挤毁强度； e.根据井下实际情况，改变套管2的狗腿度，重复步骤a、b、c和d可得到不同狗腿度下套管2的非均匀挤毁强度。【主权项】1.一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法，其特征在于，所述的模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法包括以下步骤: a.利用左夹具(1)将外壁贴有应变片(4)的套管(2)水平固定于支架(9)上； b.采用推力轴承(6)和右夹具(5)给套管(2)施加附加弯矩，使套管(2)弯曲并产生一定的狗腿度； c.通过压力试验机的前移动压头(3)和后移动压头(8)给弯曲套管(2)施加非均匀载荷，同时采用应变片(4)和应变仪(10)记录不同外载荷下的套管应变； d.基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管(2)的非均匀挤毁强度； e.根据井下实际情况，改变套管(2)的狗腿度，重复步骤a、b、c和d可得到不同狗腿度下套管(2)的非均匀挤毁强度。2.一种为权利要求1所述的方法使用的模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试装置，其特征在于该装置主要包括:左夹具(1)、套管(2)、前移动压头(3)、应变片(4)、右夹具(5)、推力轴承(6)、底座(7)、后移动压头(8)、支架(9)，其中左夹具(1)、支架(9)、右夹具(5)和推力轴承￠)固定于底座(7)上，左夹具(1)和支架(9)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法，其特征在于，所述的模拟弯曲套管非均匀挤毁强度的测试方法包括以下步骤：a.利用左夹具(1)将外壁贴有应变片(4)的套管(2)水平固定于支架(9)上；b.采用推力轴承(6)和右夹具(5)给套管(2)施加附加弯矩，使套管(2)弯曲并产生一定的狗腿度；c.通过压力试验机的前移动压头(3)和后移动压头(8)给弯曲套管(2)施加非均匀载荷，同时采用应变片(4)和应变仪(10)记录不同外载荷下的套管应变；d.基于测试数据绘制非均匀载荷与套管应变的关系曲线，通过计算得到该狗腿度下套管(2)的非均匀挤毁强度；e.根据井下实际情况，改变套管(2)的狗腿度，重复步骤a、b、c和d可得到不同狗腿度下套管(2)的非均匀挤毁强度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓宽海，林元华，曾德智，刘婉颖，王锦昌，王其军，仝闯闯，周禄江，李佳莲，韩礼红，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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