[发明专利]高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：这种高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置包括主底座（1）、多组紧固装置（3）、外管（4）、挡板组（7）、加载装置（5）、管柱试件（6），主底座（1）上设置有第一导轨（2），外管（4）由直管段（41）和弯管段（42）连接成一体，外管（4）的直管段（41）一端连接挡板组（7）的滑动挡板（72），管柱试件（6）从外管（4）的弯管段（42）一端伸入，管柱试件（6）的另一端连接加载装置（5），多组紧固装置（3）可拆卸地将外管（4）间隔卡固，多组紧固装置（3）均滑动连接于第一导轨（2）上；挡板组（7）包括挡板底座（71）、滑动挡板（72）、第二导轨（73）、拉压传感器（74）、固定挡板（75）、挡板固定架（76），挡板底座（71）上设置有第二导轨（73），滑动挡板（72）通过其底部滑轨与第二导轨（73）滑动连接，挡板螺杆立柱（77）下端穿过挡板底座（71），挡板螺杆立柱（77）的下端螺纹连接挡板滑块，挡板滑块与第一导轨（2）滑动连接，固定挡板（75）固定在挡板固定架（76）上，挡板固定架（76）也通过相应的挡板螺杆立柱（77）和挡板滑块滑动连接于第一导轨（2）上，拉压传感器（74）两端通过变扣（52）分别与滑动挡板（72）和固定挡板（75）连接。

2.根据权利要求1所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的紧固装置（3）包括横梁（31）、管卡、连接块（32），管卡固定在横梁（31）下部，横梁（31）的两端各自与相应的连接块（32）的水平孔螺纹连接，且通过锁紧螺母（33）紧固；每个连接块（32）的竖直孔各穿过一个支撑螺杆立柱（34），连接块（32）与相应的支撑螺杆立柱（34）螺纹连接且通过锁紧螺母（33）紧固，每个支撑螺杆立柱（34）的下端均螺纹连接一个方形滑块（35），方形滑块（35）与第一导轨（2）滑动连接；管卡由管卡底座（36）和固定块（37）对扣后通过螺钉螺母（38）固定形成，管卡底座（36）和固定块（37）对扣后形成中心孔，接头（43）被卡固在中心孔处，接头（43）一端连接外管（4）直管段（41），接头（43）另一端连接外管（4）弯管段（42），由于紧固装置（3）为可拆卸的，可通过变换紧固装置（3）的位置，通过多个紧固装置（3）变换外管（4）的曲率半径，实现不同曲率半径外管（4）的固定。

3.根据权利要求1或2所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的加载装置（5）包括电子万能试验机、自紧夹头（51），电子万能试验机与自紧夹头（51）通过变扣（52）连接，自紧夹头（51）另一端连接管柱试件（6）。

4.根据权利要求3所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的拉压传感器（74）连接数据采集系统，数据采集系统设置在笔记本电脑上。

5.根据权利要求4所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的第一导轨（2）有两条，第一导轨（2）的纵截面为T型，两条导轨通过紧固螺栓固定在主底座（1）和电子万能试验机上。

6.根据权利要求5所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的管卡与接头（43）之间设置有垫块（79），垫块（79）也为分体的，每个半体外具有弧形凸肋，管卡底座（36）和固定块（37）分别具有弧形凹槽，一个半体与管卡底座（36）卡固，另一个半体与固定块（37）卡固。

7.根据权利要求6所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置，其特征在于：所述的外管（4）是透明的。

8.一种权利要求7所述的高曲率井段管柱通过能力模拟实验装置的实验方法，其特征在于：

A、将主底座（1）置于水平地面；第一导轨（2）固定在电子万能试验机和主底座（1）上；紧固装置（3）沿第一导轨（2）方向滑动地连接在所述第一导轨（2）上；所述外管（4）由紧固装置（3）固定，加载装置（5）通过电子万能试验机提供加载动力，管柱试件（6）固定在所述电子万能试验机上；挡板组（7）安装在所述外管（4）弯管段（42）一端，所述挡板组（7）有拉压传感器（74）；

B、通过加载装置（5）缓慢地推动管柱试件（6）下入外管（4）内，记录管柱试件（6）承受的下压力，记录管柱试件（6）下入的位移；

C、持续对管柱试件（6）施加下压力，直至管柱试件（6）顶上挡板组（7），记录挡板组（7）承受的压力；

D、同时记录管柱试件（6）承受的下压力，压力与下压力之差为外管（4）对管柱试件（6）的摩阻；

E、改变加载装置（5）加载方向，通过加载装置（5）缓慢地拉动管柱试件（6）至初始位置；

F、取下管柱试件（6），观察并拍摄其变形；

G、采用其他型号管柱试件（6），重复实验步骤A-F。