[实用新型]用于桥塞坐封过程的力学参数测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种力学参数的测量装置，特别涉及用于桥塞坐封过程的力学参数的测量装置。

背景技术

光纤Bragg（布拉格）光栅测试方法是近20年来快速发展起来的一种应力应变测量方法，由于非常容易构建分布式传感网络，目前广泛地应用于建筑、桥梁、船舶和化工等领域。然而，光纤传感器抗外力的能力较弱，使用时需做好保护工作，同时能够实际应用的传感信号解调产品并不多，并且价格昂贵。

光弹性法是利用材料的双折射效应进行应力应变测试。环氧树脂等各向同性的非晶体材料在自然状态下不会产生双折射现象，但当其受到载荷作用而产生应力时，就会如晶体一样表现出光学各向异性，产生双折射现象，而卸载后，材料又恢复光学各向同性。光弹性法的缺点是：工艺复杂，测量周期较长；同时切片位置的准确程度、条纹读数的精度等有限，会导致一定的实验误差。

在双目立体视觉测量方法中，系统测试精度对仪器性能及操作技术要求较高。

实验应力分析的各种方法中，最广泛使用的是电阻应变测试技术，它是一种在技术上非常成熟的表面应力逐点测量方法，已经有60多年的历史，其应用范围涉及许多领域。相比之下，应变片电测法测量精度和灵敏度高、数据稳定可靠、量程大、尺寸小、重量轻、测试技术简单并且技术成熟。

目前针对桥塞封隔器的力学参数的测量装置主要有：卡瓦切深位移测量装置；卡瓦与套管咬合力实验装置；光弹性法测封隔器卡瓦接触应力试验装置等。以上这些测量装置均破坏了套管的完整性，从套管内部来测量封隔器坐封过程中的力学参数，如果只测封隔器橡胶筒应变尚可，若要测整个桥塞坐封过程中各个部件的力学参数便会因为破坏了套管的完整性而使测量出现较大误差。

专利文献CN2573662Y公开了一种封隔器地面试验装置，其目的是提供一种能够在地面完成封隔器性能测试的封隔器地面试验装置。其由加载液缸、提升液缸、活塞、三通、油管头、底法兰组成，活塞与半空心堵头螺纹连接，半空心堵头与三通的一端通过接头连接，底法兰与套管连接，套管底端接有底堵，套管外缠有加热带并包有保温外套，油管头内设有油管挂，油管挂的一端接三通，另一端接有油管和封隔器。该装置只能测试封隔器的一般性能，不能直接测出其各个主要部件的力学参数。

专利文献CN 101025083A公开了一种封隔器工作性能的实验方法及装置。该方法通过对实验装置加压、稳压和卸压来测试封隔器零件表面特征点在外载作用下的应力、应变大小及分布规律，测试包括封隔器胶筒的接触应力、轴向位移。其实验方法是：通过电动试压泵对封隔器中心管按设定载荷步施加压力，坐封封隔器，保持压力稳定一段时间，测试该过程中胶筒表面特征点的应力数据；最后卸掉封隔器上部环空压力，再缓慢卸中心管内压力，测试该过程中胶筒表面特征点的应力数据。该实验装置是：封隔器中心管和实验套管上、下接头分别接电动试压泵；实验套管表面在测量零件范围内沿轴向呈螺旋型等距分布钻孔，在孔内安压力传感器。该装置的缺点是破坏了套管的完整性，不能直接测出其各个主要部件的力学参数。

专利文献US2001/6234249B1公开了一种可钻式桥塞使用装置，其特征在于该桥塞有一个芯轴，芯轴上装有密封组件，封隔器上部和其下部内装有特殊的坐封机构，来自动实现坐封过程，但该装置难以测量出各零部件的力学参数数据。

文献《封隔器封隔时胶皮筒接触应力的模拟试验研究》(刘天良等，断块油气田，2000，7（4），51~69)和文献《封隔器胶筒对套管接触应力模拟试验研究》(刘天良等，石油机械，2001，29（2），10~11)介绍了橡胶筒与套管内壁的接触应力的测量，封隔器胶皮筒在套管内受压所形成的接触应力理论上是呈轴向对称分布的，故加载装置沿轴向均匀安排一列传感器8个，沿套管圆周方向安排一列传感器5个，这2列传感器所反应的应力值可真实反映应力的大小及分布情况。但该装置同样破坏了套管结构。

文献《封隔器卡瓦损伤套管的模拟试验研究》(刘天良等，石油矿场机械，2001，30（2），49~51)介绍了一种卡瓦模拟加载试验装置。模拟加载试验装置被置于试验机上，液缸进油带动加载横梁向下移动，中心管在受压元件上施加负荷作用，卡瓦在轴向力作用下便开始产生径向伸张，直至切入套管壁，切入的深度通过套管壁周围分布的位移传感器直接读出，作用在卡瓦上的轴向力通过负荷传感器读出。这同样破坏了套管结构。