一种筛管扭转试验装置的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及石油、天然气开采技术领域，具体涉及一种筛管扭转试验装置。

背景技术：
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在石油钻采作业中，筛管是一种重要的器材，是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井不射孔开发问题而研发的产品，常采用先期完井或采油防砂。筛管的种类较多，其功能主要是将地层的砂挡在筛管之外实现防砂，最常用的筛管为割缝筛管和绕丝筛管，加工制造过程由于基管管体上切割很多细缝或小孔，大大降低了筛管的抗扭强度。

筛管一般在石油工程的完井阶段下井，通常使用下井作业管柱将筛管准确下入到目的油气储层中，由于实钻井过程中存在井斜、地层蠕变等不确定的因素容易造成地层中井眼不规律，筛管在下井过程经常会遇阻，因此需要在井口进行对下井作业管柱及筛管整体进行旋转，减少摩阻力后再进行下井。尤其在大斜度井或长水平井段下井时，筛管不可避免要与井壁发生挤压和摩擦，下井时筛管管柱的摩阻较大，因此需要在井口对下井作业筛管进行旋转施加扭矩载荷减少阻力再下压下井，因此长水平井或裸眼井更苛刻的井况对筛管的抗扭性能提出了更高要求。

国外大型油公司对筛管的抗扭性能有完善的评价程序方法，检索国内相关专利，暂无查询到关于筛管抗扭评价试验设备或装置。

因此，研究不同结构筛管的抗扭矩强度性能，对石油工程下井作业具有较大实际指导意义，避免筛管在井下过扭操作失效造成筛管断裂失效引起重大的损失。

技术实现要素：
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有鉴于此，本实用新型提供一种筛管扭转试验装置，其可模拟筛管在下井作业中遇阻后进行旋转施加扭矩载荷，测试评价筛管的抗扭强度性能是否满足使用工况要求。

为解决现有技术存在问题，本实用新型的技术方案是:一种筛管扭转试验装置，其特征在于：包括油缸、力载荷传感器、扭转加载横梁、活动端支座、扭转活动卡座、试样端塞卡销、扭转固定卡座、活动升降托架、固定端支座和底座；

所述的底座的一端上表面对称设置有两个油缸，另一端上表面固设有固定端支座；

两个油缸上分别设置有力载荷传感器，两个力载荷传感器的上部分别与扭转加载横梁的两个端部活动连接，所述的扭转加载横梁的中部内侧设置有方孔，扭转活动卡座的中部为圆轴结构，一端设置为方轴，另一端设置为卡槽；所述的扭转活动卡座的圆轴上设置有轴承，并通过轴承与活动支座上部的支撑孔配合；扭转活动卡座端部的方轴穿过活动支座上部的支撑孔与扭转加载横梁的方孔配合连接，另一端的卡槽与试样端塞卡销的单耳结构连接；

所述的固定端支座的上端内侧固设有扭转固定卡座；

所述的扭转活动卡座与扭转固定卡座相对端分别连接有试样端塞卡销；

所述的底座上表面中间设置有活动升降托架。

进一步，活动升降托架设置有2个。

进一步，力载荷传感器与拉扭转加载横梁通过销轴活动连接。

进一步，油缸与底座之间通过铰链连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下:

1)本实用新型试验设备通过扭转活动卡座端部的卡槽与筛管试样端塞卡销的单耳配合将扭矩载荷传递给筛管试样，传递扭矩大且可靠，筛管试样通过端塞卡销的单耳安装到活动卡座端部的卡槽结构中方便、快捷；

2)本实用新型试验装置中双力载荷加载油缸与底座螺栓连接，扭转固定卡座与底座螺栓连接为一个整体，扭矩加载过程中扭矩为一个自平衡扭转系统，结构稳定。

3)本实用新型通过两个油缸在扭转加载横梁的对称两侧分别施加大小相等方向相反的力，实现扭矩力偶加载。

4)本实用新型可以对整根5m～8m的筛管进行抗扭强度性能测试；

5)本实用新型可最大加载150000n.m扭矩载荷，扭转角度：±15°；

附图说明：

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为扭转活动卡座的结构示意图；

附图标记说明：1-油缸，2-力载荷传感器，3-扭转加载横梁，4-活动端支座，5-扭转活动卡座，6-试样端塞卡销，7-筛管试样，8-扭转固定卡座，9-活动升降托架，10-固定端支座，11-设备底座。

具体实施方式：

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种筛管扭转试验装置，如图1所示，包括油缸1、力载荷传感器2、扭转加载横梁3、活动端支座4、扭转活动卡座5、试样端塞卡销6、筛管试样7、扭转固定卡座8、活动升降托架9、固定端支座10和底座11；

上述两个油缸1底部通过销轴孔和铰链与底座11的一端上表面铰接，另一端上表面固设有固定端支座10，通过螺栓结构约束固定；

两个油缸1上分别设置有力载荷传感器2，两个力载荷传感器2的上部分别与扭转加载横梁3的两个端部活动连接，所述的扭转加载横梁3的中部内侧设置有方孔，扭转活动卡座5的中部为圆轴结构，一端设置为方轴，另一端设置为卡槽，如图2所示；所述的扭转活动卡座5的圆轴上设置有轴承，并通过轴承与活动支座4上部的支撑孔配合；扭转活动卡座5端部的方轴穿过活动支座4上部的支撑孔与扭转加载横梁3的方孔配合连接，另一端的卡槽与试样端塞卡销6的单耳结构连接；

上述固定端支座10的上端内侧固设有扭转固定卡座8；

上述扭转活动卡座5与扭转固定卡座8相对端分别设置方卡槽结构，底座11上表面中间设置有2个活动升降托架9，活动升降托架9通过底座螺栓与底座11连接。

上述筛管试样7两个端部分别焊接端塞卡销6，端塞卡销6的端部为单耳结构与扭转活动卡座5和扭转固定卡座8的卡槽结构配合安装，这种活动卡座5、固定卡座8的卡槽与端塞卡销6的单耳结构配合结构传递扭矩大且安装和拆卸非常方便。

油缸1分别在推、拉扭转加载横梁3过程中，油缸1下部通过铰链结构和力载荷传感器2上部通过销轴孔都实现自动调整适应角度。

本实用新型筛管扭转试验装置可测试筛管试样7外径范围为长度范围为5m～8m。筛管扭转试验装置可加载最大扭矩为150000n·m，最大扭转角度±15°。

一种筛管扭转试验装置的试验方法，步骤为：

1)筛管试样7的两个端部分别与两个试样端塞卡销6焊接连接后，两个端塞卡销6的单耳结构方向一致，将一端试样端塞卡销6的单耳结构放置于扭转活动卡座5的卡槽结构，另试样另一端端塞卡销6的单耳结构落入扭转固定卡座8中的卡槽结构，筛管试样7落入两个活动升降托架9的滚轮中间，调整活动升降托架9的滚轮高度，使得活动升降托架9的滚轮与筛管试样7接触；

2)两个油缸1的其中一个油缸活塞杆向上伸出外推扭转加载横梁3的一侧，另外一个油缸1向下回缩拉扭转加载横梁3的另一侧，行成一个对称扭转力矩，扭转加载横梁3绕横梁的中心进行旋转；扭转加载横梁3的旋转通过中心方孔与扭转活动卡座5的方轴配合传递扭矩带动扭转活动卡座5旋转，扭转活动卡座5中间部位的轴通过轴承套在活动端支座4的支撑孔中，因此，扭转加载横梁3绕中心旋转时带动扭转活动卡座5在活动端支座4的支撑孔中小角度扭转旋转；扭转活动卡座5另一端卡槽结构与试样端塞卡销6的单耳配合将扭矩传递给筛管试样7，筛管试样7的另一端通过试样端塞卡销6的单耳结构与扭转固定卡座8的卡槽配合，固定端支座10及设备底座11通过螺栓连接被约束限制固定，扭转活动卡座5通过试样端塞卡销6、扭转固定卡座8和固定端支座10机构，将筛管试样7加载的扭矩传递给设备底座11，行成一个自平衡的力矩结构；

原来分别向上伸出和向下回收的油缸1达到最大位移后，扭转加载横梁3也达到最大扭转角度，两个油缸1分别进行反方向的力矩加载，即原向上伸出施加推力的油缸1开始向下回收活塞杆对扭转加载横梁3的一侧施加反方向的拉伸载荷，另外一个油缸1在扭转加载横梁3的另一侧向上伸出施加推力，形成与原加载力矩方向相反的力矩进行加载，如此往复加载扭转力矩载荷。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。