技術領域

本發明涉及一種交變載荷加載方法，特別是一種空間擺軸的徑向交變載荷加載方法。

背景技術

隨著社會、工業的發展，對油氣資源的需求量呈現逐年上升的趨勢，同時，陸地油田相繼進入開發后期，對油氣能源行業供給形成巨大挑戰，石油行業不得不加大石油開發勘探力度。然而，油氣資源的開發不得不由陸地向海洋、由淺海向深海轉移，這將無形中加大石油開發的難度。同時隨著勘探、開發過程的不斷深入，由于受到井場、平臺條件的限制和鉆探目標復雜地質構造越來越復雜，為提高油氣鉆遇率，增加油氣產量，大位移水平井、三維多目標井、叢式井及高難度定向井等復雜工藝井相繼出現，對鉆井工具提出了更高的要求。傳統利用有線隨鉆測量儀器(WLMWD)和無線隨鉆測量儀器(MWD)的滑動鉆井技術，由于鉆柱在鉆井過程中不轉動的特點，存在高摩阻、容易卡鉆等問題，已經不能滿足這些復雜井的開發需求，已經嚴重制約油氣井勘探開發進程。隨著隨鉆錄井(LWD)技術的出現，新型旋轉導向鉆井技術的研究越來越多地受到關注。

旋轉導向鉆井技術不僅可以實現地面對井下旋轉導向鉆井工具的實時自動控制，實現鉆頭的精確控制，同時，通過鉆井過程中實施定向鉆進功能，能夠提高工作效率，因此，旋轉導向鉆井技術使導向鉆井技術徹底改變、是一次質的飛躍。與滑動導向鉆井系統相比，旋轉導向鉆井系統具有摩阻小、鉆速高、井眼軌跡平滑、鉆井周期短及良好的井眼清洗能力，能夠提高鉆井的安全性及鉆具的使用壽命，被認為是現代導向鉆井技術的發展方向。

專利文獻CN102900364A在2013年1月30日公開了一種靜態指向式旋轉導向鉆井工具，專利文獻CN103195405A在2013年7月10日公開了一種指向式旋轉導向執行機構心軸位移矢量控制系統及方法，提出了靜態指向式旋轉導向鉆井工具的控制方法；專利文獻CN104265271A在2015年1月7日公開了一種空間擺軸偏心位移的測試方法，對實際芯軸偏心位移的測量方法進行了研究。在鉆井過程中，受來自鉆頭-巖層交變載荷的作用，導向偏置執行機構的性能將直接影響到旋轉導向鉆井工具的工作性能和使用壽命，而在實驗室條件下如何模擬導向偏置執行機構的交變載荷加載成為決定其實驗可靠性的重要因素，為此，需要開展芯軸擺動情況下徑向交變載荷加載的研究。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種原理簡單且操作方便的空間擺軸的徑向交變載荷加載方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種空間擺軸的徑向交變載荷加載方法，采用加載模型進行加載，所述加載模型包括調心關節軸承、空間擺軸、增力環、激振裝置、滑動座、轉動座、連接板和柔性連接軸，所述空間擺軸通過所述調心關節軸承周向轉動且軸向固定地安裝在所述轉動座內；所述激振裝置的輸出端、所述柔性連接軸、所述連接板和所述増力環依次同心固接，所述增力環周向轉動且軸向移動地安裝在所述滑動座內；所述增力環的內部為錐形孔，所述增力環的錐形孔靠近所述激振裝置的一端為小徑端，所述空間擺軸的一端延伸至所述增力環的錐形孔內，二者形成點接觸；所述空間擺軸的徑向交變載荷為：

式中：

f—空間擺軸的徑向交變載荷；

β—增力環的內部錐形孔錐角；

F—激振裝置輸出的水平方向激振載荷。

本發明具有的優點和積極效果：1)通過改變激振裝置輸出的水平方向激振載荷和增力環內部錐形孔的錐角即可調整空間擺軸徑向交變載荷，加載力控制簡單且可方便實現不同的放大效果；2)通過改變激振裝置類型即可獲得不同的激振載荷類型，因而能夠滿足不同激振載荷類型的加載需求。綜上所述，本發明原理簡單、操作方便，能夠實現不同激振載荷類型、不同大小激振載荷的加載。

附圖說明

圖1為本發明所采用的加載模型結構示意圖；

圖2為本發明的空間擺軸和增力環接觸點的受力分析示意圖。

圖中：1、調心關節軸承；2、空間擺軸；3、增力環；4、激振裝置；5、滑動座；6、轉動座；7、連接板；8、柔性連接軸。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施方式，并配合附圖詳細說明如下：