[发明专利]一种对实体膨胀管进行复合载荷膨胀试验的方法

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整管膨胀性能进行评价的试验方法，该试验方法用于在实验室内模拟现场工况对实体膨胀管进行多种方式复合膨胀性能试验研究，同时可用于开发膨胀管管材和配套工具。

背景技术

实体膨胀套管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，建立了较完善的试验检测技术体系，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进行试验评价的方法，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

本发明的目的是提供了一种对实体膨胀管进行复合载荷膨胀试验的方法，本发明能够模拟实际作业工况对多种规格的实体膨胀管进行机械膨胀、液压膨胀、机械液压复合膨胀试验。

本发明的技术解决方案如下：一种对实体膨胀管进行复合载荷膨胀试验的方法，本方法采用实体膨胀管复合加载膨胀试验装置来实现，所述的实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)、机架侧壁组成，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(6)、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及速度传感器(25)、力传感器(4)、径向变形传感器(13)和液压传感器(22)，位移及速度传感器(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)，所述的方法包括如下步骤：

1)、试样及膨胀锥准备：准备试验用实体膨胀管试样一根，选择试验用膨胀锥，膨胀锥外径与实体膨胀管试样膨胀后内径相同，计算膨胀锥膨胀幅度：

膨胀锥膨胀幅度＝(膨胀锥外径-实体膨胀管试样内径)/实体膨胀管试样内径

2)、端部起胀：将准备实施膨胀试验的实体膨胀管试样内部穿入拉杆(6)，将拉杆(6)和膨胀管试样(11)一起装入膨胀试验装置，用三抓卡盘(10)和定位法兰(16)将膨胀管试样(11)固定，确保试样(11)中心、拉杆(6)和油缸活塞(23)中心同轴，调整试样(11)位置使试样(11)右端伸出定位法兰(16)外500～800mm，拉杆(6)右端装配上膨胀锥(17)，左端与导向横梁(3)铰接，将中横梁(8)通过液压销钉固定在机架侧壁的销孔(9)上，使膨胀管试样(11)左端固定，右端自由，在加载机架侧壁上的销孔(9)内装入起胀浮动夹具(12)，调整夹具(12)夹持直径与膨胀管试样(11)外径相符合并牢固夹持，在油缸活塞(23)的带动下，导向横梁(3)通过拉杆(6)牵引膨胀锥(17)以1～9m/s的速度由右向左对试样(11)完成端部起胀，起胀长度590～800mm；