三维曲率井筒的制作和固定装置及制作和固定方法与流程

本发明涉及石油勘探，尤其涉及一种三维曲率井筒的制作和固定装置及制作和固定方法。

背景技术：

1、随着油气勘探开发工艺的发展，对钻完井工艺及工具的性能及可靠性提出了更高的要求，尤其是钻井工艺中工具的不断革新，更是需要通过地面试验设备对新型工具开展系统完整的试验，以验证新型工具的原理、强度、性能和可靠性等。这对地面试验能力提出了更高的要求，近真实井况全状态模拟的需求也日益突出。

2、对于某些钻完井工具或仪器要求在三维曲率斜井筒中进行测试转动状态模拟，然而对于大多数试验室来讲，由于缺乏三维曲率井筒及其配套固定装置，难以满足试验需要。同时，三维曲率井筒的制作工序复杂，耗时长，固定步骤繁琐，这些问题都限制了真实井筒姿态的模拟试验的进行。

3、因此，亟需一种三维曲率井筒的制作和固定装置及制作和固定方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种三维曲率井筒的制作和固定装置，其能够实现三维曲率井筒的快速制作和稳固锁定，为井下工具的空间姿态模拟奠定基础。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、三维曲率井筒的制作和固定装置，包括：

4、井筒固定机构，包括井筒固定架和井筒定位件，所述井筒固定架被配置为固连于试验机台架上，所述井筒定位件安装于所述井筒固定架，用于固定待制作的井筒的端部；

5、变形推压机构，包括滑动组件和推力组件，所述滑动组件连接于所述井筒固定架，且能够沿所述待制作的井筒的轴向在所述井筒固定架上滑动，所述推力组件连接于所述滑动组件，用于推压所述待制作的井筒产生弯曲变形。

6、可选地，所述滑动组件包括滑块和滑动锁定件，所述滑块滑动连接于所述井筒固定架，所述推力组件转动连接于所述滑块，所述滑动锁定件安装于所述滑块，用于将所述滑块锁定于所述井筒固定架上。

7、可选地，所述变形推压机构还包括支撑杆，所述支撑杆的一端固连于所述滑动组件，所述支撑杆的另一端与所述推力组件转动连接。

8、可选地，所述推力组件包括摆动支撑件、驱动件和压持件，所述摆动支撑件转动连接于所述支撑杆，所述驱动件安装于所述摆动支撑件，所述驱动件的输出端连接所述压持件，所述压持件能够抵接于所述待制作的井筒的侧壁，所述驱动件的输出端能够驱动所述压持件动作，以推压所述待制作的井筒产生弯曲变形。

9、可选地，所述滑动组件设置有两个，所述支撑杆对应设置有两个，两个所述支撑杆背离所述滑动组件的端部连接于所述摆动支撑件，所述摆动支撑件能够以两个连接点之间的连线为轴摆动。

10、可选地，所述支撑杆与所述摆动支撑件之间设置有第一锁定结构，所述第一锁定结构用于锁定所述摆动支撑件相对于所述支撑杆的动作。

11、可选地，所述驱动件设置有两个，两个所述驱动件的固定端间隔连接于所述摆动支撑件，所述压持件为弧形结构，所述弧形结构的凹面侧朝向所述待制作的井筒的侧壁，两个所述驱动件的输出端间隔连接于所述弧形结构的另一侧。

12、可选地，还包括辅助固定机构，安装于所述井筒固定架，用于对已发生弯曲变形的所述待制作的井筒的侧壁进行辅助固定。

13、可选地，所述辅助固定机构包括辅助固定块、连接杆和抵压件，所述辅助固定块连接于所述井筒固定架，且在所述井筒固定架上的位置可调，所述连接杆的两端分别连接于所述辅助固定块和所述抵压件，所述抵压件能够抵压在所述待制作的井筒的侧壁。

14、本发明的另一个目的在于提供一种三维曲率井筒的制作和固定方法，用于三维曲率井筒的快速制作和稳固锁定，为井下工具的空间姿态模拟奠定基础。

15、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

16、三维曲率井筒的制作和固定方法，采用上述的三维曲率井筒的制作和固定装置，三维曲率井筒的制作和固定方法包括：

17、s1、提供安装完成的井筒固定架和井筒定位件，将待制作的井筒的一端固连于井筒定位件；

18、s2、根据目标三维曲率井筒的空间形态，确定待制作的井筒的变形截面的位置；

19、s3、沿待制作的井筒的轴向，移动滑动组件，使推力组件能够对变形截面处施力；

20、s4、调节推力组件的力的方向和大小，直至上述变形截面处的形变达到设计要求；

21、s5、移动滑动组件至推力组件能够对下一个变形截面处施力的位置；

22、s6、调节推力组件的力的方向和大小，直至步骤s5中的变形截面处的形变达到设计要求；

23、s7、重复步骤s5和s6，直至完成三维曲率井筒的制作和固定。

24、本发明的有益效果：

25、本发明提供的三维曲率井筒的制作和固定装置包括井筒固定机构和变形推压机构。其中，井筒固定机构包括井筒固定架和井筒定位件，井筒固定架被配置为固连于试验机台架上，以为该三维曲率井筒的制作和固定装置提供支撑基础。井筒定位件安装于井筒固定架，用于固定待制作的井筒的端部。可以理解的是，三维曲率井筒是通过普通圆柱形井筒发生弯曲变形而制作成型的，固定待制作的圆柱形井筒的一端，能够避免其在受力弯曲的过程中发生移动，进而影响三维曲率井筒的制造精度。变形推压机构包括滑动组件和推力组件，滑动组件连接于井筒固定架，且能够沿待制作的井筒的轴向在井筒固定架上滑动，推力组件连接于滑动组件，用于推压待制作的井筒产生弯曲变形。通过变形推压机构实现待制作的圆柱形井筒的预设形变控制。该三维曲率井筒的制作和固定装置能够实现三维曲率井筒的快速制作和稳固锁定，为井下工具的空间姿态模拟奠定基础。

技术特征：

1.三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述滑动组件(21)包括滑块(211)和滑动锁定件(212)，所述滑块(211)滑动连接于所述井筒固定架(11)，所述推力组件(22)转动连接于所述滑块(211)，所述滑动锁定件(212)安装于所述滑块(211)，用于将所述滑块(211)锁定于所述井筒固定架(11)上。

3.根据权利要求1所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述变形推压机构(2)还包括支撑杆(23)，所述支撑杆(23)的一端固连于所述滑动组件(21)，所述支撑杆(23)的另一端与所述推力组件(22)转动连接。

4.根据权利要求3所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述推力组件(22)包括摆动支撑件(221)、驱动件(222)和压持件(223)，所述摆动支撑件(221)转动连接于所述支撑杆(23)，所述驱动件(222)安装于所述摆动支撑件(221)，所述驱动件(222)的输出端连接所述压持件(223)，所述压持件(223)能够抵接于所述待制作的井筒的侧壁，所述驱动件(222)的输出端能够驱动所述压持件(223)动作，以推压所述待制作的井筒产生弯曲变形。

5.根据权利要求4所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述滑动组件(21)设置有两个，所述支撑杆(23)对应设置有两个，两个所述支撑杆(23)背离所述滑动组件(21)的端部连接于所述摆动支撑件(221)，所述摆动支撑件(221)能够以两个连接点之间的连线为轴摆动。

6.根据权利要求5所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述支撑杆(23)与所述摆动支撑件(221)之间设置有第一锁定结构(24)，所述第一锁定结构(24)用于锁定所述摆动支撑件(221)相对于所述支撑杆(23)的动作。

7.根据权利要求4所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述驱动件(222)设置有两个，两个所述驱动件(222)的固定端间隔连接于所述摆动支撑件(221)，所述压持件(223)为弧形结构，所述弧形结构的凹面侧朝向所述待制作的井筒的侧壁，两个所述驱动件(222)的输出端间隔连接于所述弧形结构的另一侧。

8.根据权利要求1所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，还包括辅助固定机构(3)，安装于所述井筒固定架(11)，用于对已发生弯曲变形的所述待制作的井筒的侧壁进行辅助固定。

9.根据权利要求8所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，其特征在于，所述辅助固定机构(3)包括辅助固定块(31)、连接杆(32)和抵压件(33)，所述辅助固定块(31)连接于所述井筒固定架(11)，且在所述井筒固定架(11)上的位置可调，所述连接杆(32)的两端分别连接于所述辅助固定块(31)和所述抵压件(33)，所述抵压件(33)能够抵压在所述待制作的井筒的侧壁。

10.三维曲率井筒的制作和固定方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的三维曲率井筒的制作和固定装置，三维曲率井筒的制作和固定方法包括：

技术总结本发明属于石油勘探技术领域，公开了一种三维曲率井筒的制作和固定装置及制作和固定方法。三维曲率井筒的制作和固定装置包括井筒固定机构和变形推压机构，井筒固定机构包括井筒固定架和井筒定位件，井筒固定架被配置为固连于试验机台架上，井筒定位件安装于井筒固定架，用于固定待制作的井筒的端部；变形推压机构包括滑动组件和推力组件，滑动组件连接于井筒固定架，且能够沿待制作的井筒的轴向在井筒固定架上滑动，推力组件连接于滑动组件，用于推压待制作的井筒产生弯曲变形。该三维曲率井筒的制作和固定装置能够实现三维曲率井筒的快速制作和稳固锁定，为井下工具的空间姿态模拟奠定基础。技术研发人员：邓旭,孙立伟,夏泊洢,赵洪学,杨杰,李峰,徐爽,陈侠玲,骆杨,孔栋梁,胡靖,张力强,闫立辉,谢东霖,步文洋,蓝南庆,张殊豪,翟士博,刘孟玲,庄纯才,王佳露,李跃,解东品,李晴,杨冠科受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27