[发明专利]一种实体膨胀管复合加载膨胀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气工业中实体膨胀管技术领域，特别涉及一种对实体膨胀管膨胀性能进行评价的装置，该装置用于在实验室内模拟现场工况对实体膨胀管进行多种复合加载方式膨胀试验研究，同时可用于开发膨胀管管材和配套工具。

背景技术

实体膨胀管SET(Solid Expandable Tubular)技术是以实现“节省”井眼尺寸为目的，在井眼中将套管柱径向膨胀至所要求的直径尺寸的一种钻井、完井和修井新技术。应用该技术可以使得下入的套管层数增加，给深井、复杂地质条件的钻井和井身结构带来“革命性”的影响和重大技术经济效益。它可以将井眼变“瘦”显著降级开发成本。它将“单一井径”成为可能。实体膨胀管技术在全世界发展应用非常迅速，国外现已成功将实体膨胀管技术应用于裸眼井完井、膨胀套管补贴和膨胀尾管悬挂等方面。目前该技术由少数几个公司所垄断。

实体膨胀管有许多关键技术，如：实体膨胀管管材技术、膨胀管连接技术、实体膨胀管检测技术及其他配套技术等，国外公司在膨胀管系列产品的研发过程中，建立了较完善的检测技术体系，保障了其膨胀管相关产品的安全可靠性，并作为商业秘密进行管理，技术引进的成本较高。国内研制的膨胀管产品，只是按照膨胀工艺的需求，将管体和膨胀工具组装后，在地面进行了相关承内压、密封性等实物性能实验，缺乏对实体膨胀管进行膨胀性能试验的装置，无法确保膨胀管体在井下服役过程中的安全可靠性，同时不利于对实体膨胀管产品质量的控制，这也是国内的膨胀管技术与国外同类技术间的重要差距。

发明内容

本发明的目的就是基于上述背景下而提供一种实体膨胀管复合加载膨胀试验装置。本发明可以对实体膨胀管施加多种复合载荷进行膨胀试验，能够对多种规格的实体膨胀管模拟作业工况进行液压膨胀、机械膨胀、机械液压复合加载膨胀试验。

本发明的技术解决方案是：一种实体膨胀管复合加载膨胀试验装置，包括加载机架、膨胀试验系统、膨胀夹持系统、传感器系统，加载机架由端横梁(15)、导轨(2)、导向横梁(3)、中横梁(8)、机架侧壁(26)组成，导向横梁(3)和中横梁(8)可沿导轨(2)轴向移动，中横梁(8)横向上设有液压销钉(24)，可与机架侧壁(26)上的销孔(9)连接使中横梁(8)固定，膨胀试验系统包括液压油缸(1)、活塞杆(23)、拉杆(6)、膨胀锥(17)、定位法兰(16)和高压注水机构(21)，液压油缸(1)、活塞杆(23)、拉杆(5)、膨胀锥(17)顺次连接构成机械拉伸膨胀实验装置，定位法兰(16)、高压注水机构(21)和膨胀锥(17)构成液压膨胀实验装置，膨胀夹持系统包括三抓卡盘(10)、起胀浮动夹具(12)、膨胀夹具(20)和定位法兰(16)，三抓卡盘(10)和起胀浮动夹具(12)作为端部起胀试验时夹持试验试样(11)的定径膨胀夹持装置，膨胀夹具(20)和定位法兰(16)作为膨胀管膨胀试验时夹持试验试样(11)的变径膨胀夹持装置，传感器系统包括位移传感器(25)、力传感器(4)、径向变形传感器(13)和液压传感器(22)，膨胀试验系统安装在加载机架上，加载机架一侧设有膨胀夹持系统，膨胀夹持系统夹持试验试样(11)，位移传感器(25)设于活塞杆(23)上，导向横梁(3)上设有力传感器(4)，膨胀夹持系统夹持的试样(11)外表面沿周向设有2～8个径向变形传感器(13)，密封法兰(19)上设有液压传感器(22)。

所述的膨胀试验系统包括液压油缸(1)、活塞杆(23)、可更换拉杆(6)、膨胀锥(17)、膨胀锥连接接头(14)、端部密封法兰(19)、定位法兰(16)和高压注水机构(21)，机械拉伸膨胀实验装置由下述部分构成：导向横梁(3)一端通过活塞杆(23)与液压油缸(1)连接，导向横梁(3)的另一端通过铰接机构(5)连接拉杆6，拉杆(6)下方设有支撑小车(7)，拉杆(6)的另一端通过膨胀锥连接接头(14)与膨胀锥(17)相连接；定位法兰(16)上设有高压注水机构(21)和膨胀锥(17)构成液压膨胀实验装置。