[实用新型]一种模拟管柱自由弯曲条件下外压挤毁试验装置

说明书

本实用新型涉及石油、天然气开采技术领域，具体涉及一种模拟管柱自由弯曲条件下外压挤毁试验装置，包括试验机底座(1)，所述的试验机底座(1)的两端对称从外到内依次设置有设置有承力柱(2)、弯曲加载油缸(5)和外压挤毁釜支承托座(11)；每个承力柱(2)顶部设置有卡箍(3)，每个弯曲加载油缸(5)顶部设置有油缸加载卡瓦(6)，两个外压挤毁釜支承托座(11)上设置有外压挤毁釜(8)，所述的外压挤毁釜(8)的中部径向设置有注入孔(10)，液体增压介(9)通过注入孔(10)注入于外压挤毁釜(8)内。可以模拟整根油管、套管在不同的狗腿度条件下实现自由弯曲，实现在测试管柱不同的弯曲狗腿度条件下进行外压挤毁试验。

技术领域：

本实用新型涉及石油、天然气开采技术领域，具体涉及一种模拟管柱自由弯曲条件下外压挤毁试验装置。

背景技术：

石油钻井过程中，无论是钻直井、定向井或水平井，钻井过程中由于各种地质、工程或钻井技术因素的影响，实际的井眼都会存在一定的井斜现象。钻井后井斜，井斜会使得井眼中的后续下入的套管或油管产生弯曲，油管或套管弯曲后产生附加的弯曲载荷，弯曲载荷会降低油管或套管的抗外压挤毁强度性能。

石油工程将每30m井眼斜率变化定义为狗腿度，为更好研究井斜弯曲条件造成的套管抗挤毁强度性能的影响规律，需要模拟油管或套管在井下井斜井眼中的弯曲工况，即套管与井眼的弯曲一致自由弯曲，油管或套管柱在弯曲时两端部不受轴向位移约束，管体表面无弯曲试验附加的径向载荷条件下的抗外压挤毁强度性能测试试验。

目前国内现有的弯曲条件下外压挤毁试验设备，是在常规外压釜中间部位增加一个油缸进行径向加载力载荷，由于外压釜两个端盖径向约束试验管柱，中间加载径向力载荷可以实现典型的“三点弯曲”加载。这种加载结构，存在以下缺陷：

1)由于径向加载弯曲载荷时，径向的加载装置与套管表面接触应力很大，试验时加载的径向附加力载荷会产生很大的应力集中现象，极易造成试验的套管过早发生结构失稳挤毁失效，对弯曲条件下的抗外压挤毁强度性能试验结果影响很大；

2)由于外压挤毁试验过程中釜体内部的套管弯曲狗腿度难以直接测量，试验管柱的弯曲狗腿度通常根据弯曲加载油缸位移的变化进行计算，而外压釜中间的弯曲油缸加载弯曲载荷时，由于外压釜两端面密封的橡胶圈硬度很低极易变形，因此外压釜体中间的油缸加载径向力载荷的位移包含了外压釜两端部的密封圈变形位和套管弯曲位移两部分。试验过程由于无法测量密封圈实际发生的变形位移，因此方法使用加载油缸位移来计算套管狗腿度弯曲产生的位移时误差较大，不能精确测试弯曲狗腿度对套管抗挤毁强度性能的影响。

实用新型内容：

有鉴于此，本实用新型提供一种模拟管柱自由弯曲条件下外压挤毁试验装置，可以模拟整根油管、套管在不同的狗腿度条件下实现自由弯曲，实现在测试管柱不同的弯曲狗腿度条件下进行外压挤毁试验，可以测试研究不同的弯曲条件下套管抗外压挤毁强度性能及弯曲狗腿度对油管、套管外压强度性能的影响规律。

为解决现有技术存在问题，本实用新型的技术方案是:一种模拟管柱自由弯曲条件下外压挤毁试验装置，其特征在于：包括试验机底座，所述的试验机底座的两端对称从外到内依次设置有设置有承力柱、弯曲加载油缸和外压挤毁釜支承托座；每个承力柱顶部设置有卡箍，每个弯曲加载油缸顶部设置有油缸加载卡瓦，两个外压挤毁釜支承托座上设置有外压挤毁釜，所述的外压挤毁釜的中部径向设置有注入孔，液体增压介通过注入孔注入于外压挤毁釜内。

进一步，承力柱与试验机底座和卡箍分别铰接设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下:

1)本实用新型可以实现整根试验管柱长度为8m～10m的油管或套管在自由弯曲条件下的外压挤毁强度试验，模拟井下的油管或套管在自由弯曲条件下的均匀外压介质挤毁的工况；