038]图10为本发明的尾部支撑台轴向示意图。
[0039]图11为本发明的模拟孔壁支撑示意图。
[0040]图12为不同钻具组合条件下钻杆振动受力分析综合实验装置示意图。
[0041]图13为图12的B-B剖面示意图。
[0042]图14为定滑轮安装于尾部支撑台细节的侧面示意图。
[0043]图15为定滑轮安装于尾部支撑台细节的轴向示意图。
[0044]图16为本发明的尾部支撑台顶部俯视图。
[0045]上述图中:1-钻杆，2-调速电机，3-减速箱，4-无线采集卡，5-振动位移监测器，6-振动位移监测器，7-振动位移监测器，8-振动位移监测器，9-振动位移监测器，10-模拟孔壁支撑架，11-扭矩控制器，12-拉力传感器，13-变频控制器，14-钢丝绳，15-加力砝码，16-回转动力支撑台，17-地锚，18-地锚，19-尾部支撑台，20-振动位移采集器，21-摄像机，22-摄像机，23-无线采集卡信号接收器，24-数据处理终端，25-电阻式应变片，26-无线采集卡卡座，27-丝杠，28-平行光发射器，29-光线接收器，30-光线，31-振动位移监测支架，32-扶正器，33-定滑轮，34-电缆孔，35-限位孔。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0047]本发明提供了一种水平定向钻钻杆振动受力分析综合实验方法，包括以下步骤:
[0048](1)搭建实验环境:
[0049]将钻杆水平放置，钻杆顶端与调速电机连接，钻杆尾端安装扭矩控制器，钢丝绳的一端通过拉力传感器与钻杆端部连接，钢丝绳的另一端悬挂加力砝码，在钻杆尾端放置用于模拟孔壁的设有圆形空心的模拟孔壁支撑架，使钻杆尾端通过模拟孔壁支撑架内部的圆形空心，在钻杆表面安装2组以上电阻式应变片，每组电阻式应变片位于与钻杆轴垂直的平面，沿钻杆轴向延伸方向布置一组振动位移检测器，一个振动位移检测器对应一组电阻式应变片，在钻杆的侧面和上方布置摄像机；
[0050](2)状态初始化:
[0051]利用调速电机控制钻杆轴向转动，利用电阻式应变片采集应力状态数据，利用拉力传感器采集钻杆所受轴向拉力，利用振动位移检测器采集钻杆的位移变化数据，利用摄像机采集钻杆空间形态图像数据；
[0052](3)调节转速:
[0053]利用与调速电机连接的变频器调节调速电机的速度，进而控制钻杆调速，利用电阻式应变片采集应力状态数据，利用拉力传感器采集钻杆所受轴向拉力，利用振动位移检测器采集钻杆的位移变化数据，利用摄像机采集钻杆空间形态图像数据；
[0054](4)调节轴向拉力:
[0055]通过改变加力砝码的数量调节钻杆轴向拉力，利用电阻式应变片采集应力状态数据，利用拉力传感器采集钻杆所受轴向拉力，利用振动位移检测器采集钻杆的位移变化数据，利用摄像机采集钻杆空间形态图像数据；
[0056](5)调节扭矩:
[0057]利用扭矩控制器调节钻杆受到的扭矩，利用电阻式应变片采集应力状态数据，利用拉力传感器采集钻杆所受轴向拉力，利用振动位移检测器采集钻杆的位移变化数据，利用摄像机采集钻杆空间形态图像数据；
[0058](6)模拟不同钻具组合:
[0059]在钻杆上加装扶正器，使扶正器和钻杆形成钻具组合；调整扶正器在钻杆上的位置，或更换不同尺寸扶正器，以模拟不同钻具组合，重复步骤(2)至步骤(5)。
[0060]本发明同时提供了一种基于上述方法的水平定向钻钻杆振动受力分析综合实验装置，参照图1，包括水平放置的钻杆1和钻具回转系统，还包括拉力扭矩控制系统、应力监测系统、振动位移检测系统和图像采集系统；参照图11，所述钻杆尾端放置用于模拟孔壁的设有圆形空心的模拟孔壁支撑架10，使钻杆尾端通过模拟孔壁支撑架内部的圆形空心，参照图13，以限制钻杆运动；所述钻具回转系统包括安装于钻杆顶端的由变频控制器13控制的调速电机2，所述调速电机通过减速箱3连接在钻杆顶端；所述拉力扭矩控制系统包括安装于钻杆尾端的扭矩控制器11、拉力传感器12、钢丝绳14以及加力砝码15，参照图16，扭矩控制器11可以通过螺栓与尾部支撑台的限位孔35连接，参照图6，钢丝绳14的一端通过拉力传感器12与扭矩控制器连接11，扭矩控制器11与钻杆端部连接，钢丝绳14的另一端悬挂加力砝码15 ;所述应力监测系统包括钻杆表面均匀安装的2组以上电阻式应变片，以及与电阻式应变片连接的无线采集卡4，每组电阻式应变片位于与钻杆轴垂直的平面；所述振动位移检测系统包括沿钻杆轴向延伸方向布置的一组振动位移检测器(如图中的振动位移检测器5、振动位移检测器6、振动位移检测器7、振动位移检测器8和振动位移检测器9所示)，以及与振动位移检测器连接的振动位移采集器20，一个振动位移检测器对应一组电阻式应变片；所述图像采集系统包括位于钻杆的侧面和上方的摄像机(如图中位于钻杆侧面的摄像机21和位于钻杆上方的摄像机22所示)；无线采集卡4和振动位移采集器20通过无线方式与无线采集卡信号接收器23连接，以向无线采集卡信号接收器23发送数据，无线采集卡信号接收器23与数据处理终端24连接。
[0061]为了模拟不同钻具组合，钻杆上可以套装有扶正器32。
[0062]参照图5，每组电阻式应变25可以根据实验需求以对称正交分布均匀安装于钻杆表面，所有电阻式应变片25与无线采集卡4连接，然后将无线采集卡4安装在无线采集卡卡座26中；参照图12和图13，当进行不同钻具组合实验时，钻杆中连接扶正器32，扶正器后部钻杆上的电阻式应变片25通过穿过扶正器32上的电缆孔35与无线采集卡4连接。
[0063]参照图2、图3和图4，所述振动位移检测器可以包括相互垂直的两组振动位移检测单元，每组振动位移检测单元包括两个平行光发射器28和两个光线接收器29，两个平行光发射器发射的光线30相互平行，当钻杆处于静止自然下垂与模拟孔壁支撑接触状态时，两组相互垂直的振动位移监测单元发出的两组相互垂直的平行光线分别与钻杆的正上外表面、正下外表面、正左外表面以及正右外表面相切。当水平钻杆1因旋转而发生振动时，平行光线被遮挡的距离即为钻杆1在该方向上的振动位移，两个振动位移监测单元完成一个平面内相互垂直的两个方向上的振动位移监测工作。
[0064]所述钻杆的连段可以各由一个支撑台支撑，分别为图1中的回转动力支撑台16和尾部支撑台19。回转动力支撑台16如图7和图8所示由地锚17固定于地面；尾部支撑台19如图9、图10、图14和图15所示，由地锚18固定于地面。所述钻杆的尾端的支撑台(即尾部支撑台19)上设有定滑轮33，钢丝绳14置于定滑轮上。
[0065]所述摄像机为高速摄像机。
[0066]下面结合本发明提供的装置对实验步骤做详细描述:
[0067](1)如图1、图7和图8所示，将回转动力支撑台16通过地锚17与地基固定，调速电机2和减速箱3通过螺栓与回转动力支撑台16连接固定，根据实验钻杆1的长度安装尾部支撑台19，将其通过地锚18与地基固定连接，变频器13与调速电机2连接起来，接通电源，根据减速机3中转速传感器显示的数值调节变频器13进行回转测试。
[0068](2)组装振动位移监测器5、振动位移监测器6、振动位移监测器7、振动位移监测器8、振动位移监测器9，如图2、图3和图4所示，振动位移监测器5、振动位移监测器6、振动位移监测器7、振动位移监测器8、振动位移监测器9均由两组相互垂直的振动位移监测单元和振动位移监测支架31组成，振动位移监测单元在振动位移检测支架31上的空间位置通过丝杠27进行调节。两组振动位移监测单元完成一个平面内相互垂直的两个方向上的振动位移监测工作，每一组振动位移监测单元所包含的两个平行光发射器发射出的两道平行光线30与钻杆1外表面相切，当钻杆1发生振动时，平行光线30被遮挡的距离即为钻杆1在该方向上的振动位移。振动位移监测器5、振动位移监测器6、振动位移监测器7、振动位移