一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法技术

本发明专利技术涉及一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，其特征在于，首先操纵控制器，将所有压轮收回原位，将直的套管安装在机架上；其次将测试管柱放入套管中，左端与拉力传感器、拉绳连接好；然后通过控制器设定压轮位移量，控制套管形变到待测试状态；接着缓慢转动铰轮，使拉绳收缩，进而使测试管柱向左移动，同步记录测试管柱位移与拉力值；最后记录位移‑拉力值曲线，分析在此种套管形变下的管柱摩擦阻力。通过改变压轮位移量，测量不同套管形变下管柱的摩擦阻力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气井工程领域，具体涉及一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，该方法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，本专利技术所采用的技术方案为：一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，其按照先后顺序包括以下步骤：(1)操纵控制器，将所有压轮收回原位，将直的套管安装在机架上；(2)将测试管柱放入套管中，左端与拉力传感器、拉绳连接好；(3)通过控制器设定压轮位移量，控制套管形变到待测试状态；(4)缓慢转动铰轮，使拉绳收缩，进而使测试管柱向左移动，同步记录测试管柱位移与拉力值；(5)记录位移-拉力值曲线，分析在此种套管形变下的管柱摩擦阻力：(6)更改压轮位移量，改变套管形状，重复步骤(3)-(5)，评价另一种套管形变下的管柱摩擦阻力。其中，以上步骤基于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。本专利技术的设计原理：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。本专利技术的有益效果：由上述的原理设计可看出，本专利技术提供的一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法操作简便，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为本专利技术实施例1的一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法的流程图；图2为按照本专利技术实施例1的一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法所用到的一种多弯曲套管中管柱摩擦阻力模拟装置的结构示意图。图中标注说明：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如图1所示，一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，包括以下步骤：(1)操纵控制器，将所有压轮收回原位，将直的套管安装在机架上；(2)将测试管柱放入套管中，左端与拉力传感器、拉绳连接好；(3)通过控制器设定压轮位移量，控制套管形变到待测试状态；(4)缓慢转动铰轮，使拉绳收缩，进而使测试管柱向左移动，同步记录测试管柱位移与拉力值；(5)记录位移-拉力值曲线，分析在此种套管形变下的管柱摩擦阻力；(6)更改压轮位移量，改变套管形状，重复步骤(3)-(5)，评价另一种套管形变下的管柱摩擦阻力。本专利技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)操纵控制器，将所有压轮收回原位，将直的套管安装在机架上；(2)将测试管柱放入套管中，左端与拉力传感器、拉绳连接好；(3)通过控制器设定压轮位移量，控制套管形变到待测试状态；(4)缓慢转动铰轮，使拉绳收缩，进而使测试管柱向左移动，同步记录测试管柱位移与拉力值；(5)记录位移‑拉力值曲线，分析在此种套管形变下的管柱摩擦阻力；(6)更改压轮位移量，改变套管形状，重复步骤(3)‑(5)，评价另一种套管形变下的管柱摩擦阻力。

【技术特征摘要】
1.一种模拟多弯曲套管中管柱摩擦阻力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)操纵控制器，将所有压轮收回原位，将直的套管安装在机架上；(2)将测试管柱放入套管中，左端与拉力传感器、拉绳连接好；(3)通过控制器设定压轮位移量，控制套管形变到待测试状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亢，林中月，
申请(专利权)人：刘亢，
类型：发明
国别省市：北京;11