[發明專利]一種測量鉆井用導向管應變的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011253880.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112461150B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 李巧珍;羅敏;徐亭亭;孫鵬宇;王晶;張佳賀
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

一種測量鉆井用導向管應變的裝置及方法。主要目的在于解決電測法中只能在結構表面進行單點測量的缺點。其特征在于：所述裝置包括光源、起偏鏡、第一1/4波片、儲物柜、反光鏡、通用型工裝夾具、可調安全扣、液壓加載臺、反光鏡、角度刻度線、第二1/4波片、檢偏鏡、照相機和縱橫刻度線；方法為，將光彈貼片，粘貼在導向管表面，當導向管受到軸向載荷變形后，貼片跟隨導向管表面一起變形，在反射式偏光系統中，光彈性貼片產生干涉條紋，由此計算得到構件表面的應變。應用本發明能夠對受壓導向管貼片所對應的位置進行應變測量，克服了現有電測法的缺陷。

技術領域：

本發明涉及一種結構應變測量的裝置及方法，具體地說，涉及一種對鉆井用導向管應變進行測量的裝置及方法。

背景技術：

伴隨著油田的持續開發和老油區作業頻繁等原因，油井井況逐漸惡化，再加上油藏的非均勻性，嚴重影響了油田的采收率。因此，老井改造、油井增產等已迫在眉睫。超短半徑水平井技術是鉆井領域最新發展技術之一，該項技術通過直接在原油井套管上開窗側鉆，實現對油層頂部剩余油藏、被斷層圈閉的局部剩余油藏等復雜油藏的開采，能有效提高油田采收率及經濟效益。

影響這項新技術的核心點在于其鉆井工具。超短半徑水平井需要采用柔度較大的鉆具進行施工，柔性鉆具由柔性鉆桿、導向管、鉆具上三連接、鉆具下三連接等構件組成。鉆進過程可分為水平段鉆進和造斜段鉆進兩部分，導向管在這兩部分鉆進過程中的工作和受力狀態均有所不同。其中，在造斜段鉆進過程中，一側開有割縫的導向管在軸向壓力載荷的作用下割縫閉合，導向管產生符合井眼曲率半徑的側向彎曲，從而保證其內部柔性鉆桿在既定的曲率半徑下實現造斜段鉆進；當通過造斜段到達水平段鉆進過程中，導向管不再承受軸向壓力載荷作用，此時，導向管在造斜段割縫閉合時所產生的彈性變形會逐漸恢復，為保證水平段柔性鉆桿繼續鉆進有必要的軌道環境，要求導向管在造斜段不能產生過大的塑性變形，這就要求在設計導向管時，導向管既要有足夠的強度滿足鉆進過程中結構受力的需要，同時又要有足夠的柔度滿足其在經過造斜段時不產生過大的塑性變形。因此，對于給定的導向管結構，檢驗其在軸向壓力載荷作用下的變形情況，對于判定導向管上述技術指標至關重要?，F有技術中多用電測方法即常用電阻應變片法進行檢測，但是這種方法所測結果不易反映構件表面應變場分布只能對構件表面進行單點測量。

其它針對導向管結構變形測量方面的研究，目前開展的較少。已查到的資料，是利用材料力學多功能測試機對導向管進行加載，采用鋼尺直接測量受壓導向管的彎曲變形，這樣的測試測量結果存在較大的誤差。因此，需要一種更適合的測量裝置及方法對受壓導向管進行應變測量。

發明內容：

為了解決背景技術中所提到的技術問題，本發明提供一種基于光彈貼片法的受壓結構應變測量的裝置及方法。該方法通過直接將具有高靈敏度的光彈性材料薄片，用高強度的膠合劑粘貼在具有良好反射性能的導向管表面，當導向管受到軸向載荷變形后，貼片跟隨導向管表面一起變形，在反射式偏光系統中，光彈性貼片產生干涉條紋，由此計算得到構件表面的應變。該方法與電測方法相比，能有效克服電測方法只能對構件表面進行單點測量的缺點，且整個測量過程中可全程觀察條紋變化規律。

本發明的技術方案是：該種測量鉆井用導向管應變的裝置，包括光源1、起偏鏡2、第一1/4波片3、儲物柜4、第一反光鏡5、通用型工裝夾具6、可調安全扣7、液壓加載臺9、第二反光鏡10、角度刻度線11、第二1/4波片12、檢偏鏡13、照相機14和縱橫刻度線15。

其中，角度刻度線11和縱橫刻度線15刻畫在同一塊面板上，所述面板位于儲物柜4上。

縱橫刻度線15由縱向標號0#至14#的15條縱線和橫向標號1#至5#的5條橫線組成，縱線與縱線、橫線與橫線之間采取等間距分布；角度刻度線11由0°、4°、15°、30°和45°刻度線組成；0°刻度線與橫向標號3#的橫線重合，除0°刻度線外，其余刻度線對應一個角度均有兩條，兩條同一角度的刻度線沿橫向標號3#的橫線對稱分布；所述角度刻度線11和縱橫刻度線15用于在布置光路圖時，對光學元件進行快速定位；液壓加載臺9的中線與橫向標號3#的橫線相重合。