CN104695893A - 封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 - Google Patents
封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104695893A CN104695893A CN201310658537.2A CN201310658537A CN104695893A CN 104695893 A CN104695893 A CN 104695893A CN 201310658537 A CN201310658537 A CN 201310658537A CN 104695893 A CN104695893 A CN 104695893A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- packing element
- optical fiber
- sleeve
- positioning tube
- rubber tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 84
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 53
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/127—Packers; Plugs with inflatable sleeve
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了封隔器胶筒接触应力试验装置及方法，其中装置包括中心管、胶筒、套筒，所述中心管置于套筒内腔中心，所述胶筒套在中心管外壁，所述胶筒与套筒之间在非坐封状态下时形成环空，还包括分别连接在胶筒上下端且同样套在中心管上的加载管和支撑管，所述胶筒与套筒之间的环空内还设置有定位筒，所述定位筒上紧密缠绕有光纤线，且光纤线两端胶粘固定在定位筒上，所述光纤线与外界的光纤传感分析仪相连。所述套筒上开有用于穿越光纤线的圆型阵列孔，所述套筒上的圆型阵列孔在轴向和径向上均匀分布在胶筒对应面的套筒壁上。本发明可模拟封隔器胶筒在井下工况的受力实验，以检测封隔器胶筒工作时的受力状态，为优化封隔器胶筒性能参数提供理论依据。
Description
技术领域
本发明涉及油气水井井下封隔器胶筒实验工具，具体地说是一种应用光纤传感技术检测封隔器胶筒扩张对套管产生接触应力的封隔器胶筒接触应力试验装置及方法。
背景技术
封隔器是通过胶筒扩张封隔相邻两个油层，实现油气水井分采分注的目的。随着油田开发向中后期发展，油气水井的油层特性及井下工况愈加复杂，对油气水井的精确分层开发要求越来越高，由此对封隔器胶筒下入井中后的坐封状态和密封可靠性提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供封隔器胶筒接触应力试验装置及方法，可模拟封隔器胶筒在井下工况的受力实验，以检测封隔器胶筒工作时的受力状态，为优化封隔器胶筒性能参数提供理论依据。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，封隔器胶筒接触应力试验装置，包括中心管、胶筒、套筒，所述中心管置于套筒内腔中心，所述胶筒套在中心管外壁，所述胶筒与套筒之间在非坐封状态下时形成环空，还包括分别连接在胶筒上下端且同样套在中心管上的加载管和支撑管，所述胶筒与套筒之间的环空内还设置有定位筒，所述定位筒上紧密缠绕有光纤线，且光纤线两端胶粘固定在定位筒上，所述光纤线与外界的光纤传感分析仪相连。
所述套筒上开有用于穿越光纤线的圆型阵列孔，所述套筒上的圆型阵列孔在轴向和径向上均匀分布在胶筒对应面的套筒壁上。
所述光纤线从定位筒缠绕段上下两端的套筒上开设的圆型阵列孔穿出，且不得在套筒内与缠绕段重叠交叉。
所述胶筒至少设置一个，所述胶筒的两端均设置有隔环。
所述胶筒设置的数量当大于等于两个时，所述定位筒上光纤线缠绕段与每个胶筒分别对应，每个胶筒外侧所对应的定位筒上缠绕的光纤线单独为一组且单独连接一个光纤传感分析仪。
所述加载管内径大于中心管外径，且加载管顶端高出中心管顶端500mm以上。
所述定位筒由塑料材料制成，壁薄，受压局部变形且壁厚保持不变，且其顶端要高出上隔环顶端，所述缠绕光纤线的定位筒需贴近套筒内壁，且定位筒可上下自由移动。
为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，封隔器胶筒接触应力试验方法，其步骤为：在加载管上按要求由压力机施加压力P，使加载管下移，完成封隔器胶筒受力扩张坐封，胶筒与套筒壁产生应力作用，定位筒与胶筒接触部分受压局部变形，在挤压力作用下，缠绕在定位筒上的光纤线的光纤传输特性发生改变，传输光损耗的空间分布变化由光纤线传感输出，最终通过光纤传感分析仪实时采集和记录，并绘制出接触应力分布曲线，即可得出沿光纤的封隔器胶筒接触应力大小和应力分布；加载管卸载后，胶筒收缩，实验装置恢复原样。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
为了验证油气水井封隔器胶筒在工作状态下的密封可靠性，本发明提供了一种检测封隔器胶筒受力扩张对套筒产生接触应力大小和分布的实验装置，可模拟封隔器胶筒在井下工况的受力实验；应用光纤传感技术测量各级胶筒对套筒的接触应力大小和分布；具有数据采集和回放功能；该装置结构简单，组合性能好，易于制造和安装，便于操作，利于进行室内实验。
本发明可与压力机、笔记本电脑等相连接，形成一个完整的光纤分布式封隔器胶筒接触应力实验装置系统。平面试样为不同材质属性、不同尺寸规格的圆柱体，其接触面需光滑。封隔器胶筒接触应力实验装置可根据需要加工适合不同胶筒类型、尺寸和级数的实验装置。
附图说明
图1为本发明的封隔器胶筒接触应力试验装置的结构图；
图2为定位筒光纤排布图。
图中：加载管1、中心管2、上隔环3、定位筒4、上胶筒5、套筒6、圆型阵列孔7、中隔环8、胶粘9、光纤线10、下胶筒11、下隔环12、支撑管13、光纤传感分析仪14。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1-2所示，封隔器胶筒接触应力试验装置，所述中心管2置于套筒6正中，通过套筒6底端焊接固定，所述支撑管13、下隔环12、下胶筒11、中隔环8、上胶筒5、上隔环3、加载管1顺次套在中心管2上，所述套筒6上开有用于穿越光纤线10的圆型阵列孔7，所述光纤传感分析仪14与光纤线10连接，所述光纤线10紧密缠绕在定位筒4上，且光纤线10两端胶粘9固定在定位筒4上。
所述加载管1套在中心管2上，加载管1内径大于中心管2外径，且加载管1顶端高出中心管2顶端500mm以上。所述套筒6上的圆型阵列孔7在轴向和径向上均匀分布在上胶筒5和下胶筒11对应面的套筒6壁上，圆型阵列孔7数量据上胶筒5、下胶筒11型号和尺寸量化设定。所述定位筒4由塑料材料制成，壁超薄，受压局部变形且壁厚保持不变，且其顶端要高出上隔环3顶端。
所述缠绕光纤线10的定位筒4需贴近套筒6内壁，且定位筒4可上下自由移动，定位筒4与上胶筒5、下胶筒11环空距离据试验要求计算得出。所述定位筒4上光纤线10缠绕段与上胶筒5和下胶筒11对应，缠绕部位和圈数据试验要求设定，且两端胶粘9固定。所述光纤线10从定位筒4缠绕段上下两端的阵列孔7穿出，不得在套筒6内与缠绕段重叠交叉。
本发明可与压力机、笔记本电脑等相连接，形成一个完整的光纤分布式封隔器胶筒接触应力实验装置系统。所述平面试样为不同材质属性、不同尺寸规格的圆柱体，其接触面需光滑。所述封隔器胶筒接触应力实验装置可根据需要加工适合不同胶筒类型、尺寸和级数的实验装置。
本发明的具体实验方法：如图所示，本实施例采用2个胶筒。
在本发明加载管1上按要求由压力机施加压力P，使加载管1下移，完成封隔器上胶筒5、下胶筒11受力扩张坐封，上胶筒5、下胶筒11与套筒壁6产生应力作用，定位筒4与上胶筒5、下胶筒11接触部分受压局部变形，在挤压力作用下，缠绕在定位筒4上的光纤线10的光纤传输特性发生改变，传输光损耗的空间分布变化由光纤线10传感输出，最终通过光纤传感分析仪14实时采集和记录，并绘制出接触应力分布曲线，即可得出沿光纤的封隔器胶筒接触应力大小和应力分布。卸载后，上胶筒5、下胶筒11收缩，实验装置恢复原样。
本发明所述的光纤分布式封隔器胶筒接触应力实验装置，根据实验要求，单次试验可进行单个胶筒接触应力测试，也可进行多个胶筒接触应力测试，多个胶筒之间用隔环分隔。
不同级数胶筒接触应力实验，需在各个胶筒对应面的定位筒上按实验要求缠绕光纤线，对应套筒壁上布置均匀的圆型阵列孔，圆型阵列孔数量据胶筒型号和尺寸量化设定，孔径大小据光纤线直径和穿越根数设定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (8)
1.封隔器胶筒接触应力试验装置，包括中心管、胶筒、套筒，所述中心管置于套筒内腔中心，所述胶筒套在中心管外壁，所述胶筒与套筒之间在非坐封状态下时形成环空，其特征在于，还包括分别连接在胶筒上下端且同样套在中心管上的加载管和支撑管，所述胶筒与套筒之间的环空内还设置有定位筒，所述定位筒上紧密缠绕有光纤线，且光纤线两端胶粘固定在定位筒上，所述光纤线与外界的光纤传感分析仪相连。
2.根据权利要求1所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述套筒上开有用于穿越光纤线的圆型阵列孔，所述套筒上的圆型阵列孔在轴向和径向上均匀分布在胶筒对应面的套筒壁上。
3.根据权利要求2所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述光纤线从定位筒缠绕段上下两端的套筒上开设的圆型阵列孔穿出，且不得在套筒内与缠绕段重叠交叉。
4.根据权利要求1所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述胶筒至少设置一个，所述胶筒的两端均设置有隔环。
5.根据权利要求4所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述胶筒设置的数量当大于等于两个时，所述定位筒上光纤线缠绕段与每个胶筒分别对应，每个胶筒外侧所对应的定位筒上缠绕的光纤线单独为一组且单独连接一个光纤传感分析仪。
6.根据权利要求1所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述加载管内径大于中心管外径，且加载管顶端高出中心管顶端500mm以上。
7.根据权利要求1所述的封隔器胶筒接触应力试验装置，其特征在于，所述定位筒由塑料材料制成，壁薄，受压局部变形且壁厚保持不变，且其顶端要高出上隔环顶端，所述缠绕光纤线的定位筒需贴近套筒内壁，且定位筒可上下自由移动。
8.封隔器胶筒接触应力试验方法，其步骤为：在加载管上按要求由压力机施加压力P，使加载管下移，完成封隔器胶筒受力扩张坐封，胶筒与套筒壁产生应力作用，定位筒与胶筒接触部分受压局部变形，在挤压力作用下，缠绕在定位筒上的光纤线的光纤传输特性发生改变，传输光损耗的空间分布变化由光纤线传感输出，最终通过光纤传感分析仪实时采集和记录，并绘制出接触应力分布曲线，即可得出沿光纤的封隔器胶筒接触应力大小和应力分布；加载管卸载后，胶筒收缩，实验装置恢复原样。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310658537.2A CN104695893B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310658537.2A CN104695893B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104695893A true CN104695893A (zh) | 2015-06-10 |
| CN104695893B CN104695893B (zh) | 2017-06-16 |
Family
ID=53343396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310658537.2A Active CN104695893B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104695893B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105019854A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-11-04 | 北京建筑大学 | 一种密封式釜的超高压端部设计 |
| CN105092108A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-25 | 东北石油大学 | 一种可测量胶筒内外径向接触应力的测试环 |
| CN106351646A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-01-25 | 北京信息科技大学 | 一种装有光纤光栅传感装置的井下测卡系统 |
| CN110095236A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒密封性能测试装置 |
| CN110095219A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒接触力测试装置 |
| CN110954282A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-04-03 | 中石化石油机械股份有限公司研究院 | 封隔器胶筒密封性能测试装置及方法 |
| CN111911108A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-10 | 大庆华油石油科技开发有限公司 | 一种水力扩张式封隔器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040194958A1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-07 | Mayeu Christopher W. | Methods and systems for optical endpoint detection of a sliding sleeve valve |
| US20080314577A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-25 | Vetco Gray Inc. | Stress, strain and fatigue measuring of well piping |
| CN201943651U (zh) * | 2010-12-21 | 2011-08-24 | 中国石油天然气集团公司 | 封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置 |
| CN202001000U (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-05 | 中国海洋石油总公司 | 测量井下压力的光纤传感器 |
| CN202596657U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-12-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种扩张式封隔器 |
-
2013
- 2013-12-09 CN CN201310658537.2A patent/CN104695893B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040194958A1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-07 | Mayeu Christopher W. | Methods and systems for optical endpoint detection of a sliding sleeve valve |
| US20080314577A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-25 | Vetco Gray Inc. | Stress, strain and fatigue measuring of well piping |
| CN201943651U (zh) * | 2010-12-21 | 2011-08-24 | 中国石油天然气集团公司 | 封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置 |
| CN202001000U (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-05 | 中国海洋石油总公司 | 测量井下压力的光纤传感器 |
| CN202596657U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-12-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种扩张式封隔器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘天良等: "《封隔器胶筒对套管接触应力模拟试验研究》", 《石油机械》 * |
| 杨克礼等: "《光纤技术在油气田开发中的应用及发展前景》", 《钻采工艺》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105019854A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-11-04 | 北京建筑大学 | 一种密封式釜的超高压端部设计 |
| CN105092108A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-25 | 东北石油大学 | 一种可测量胶筒内外径向接触应力的测试环 |
| CN105092108B (zh) * | 2015-08-06 | 2017-08-25 | 东北石油大学 | 一种可测量胶筒内外径向接触应力的测试环 |
| CN106351646A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-01-25 | 北京信息科技大学 | 一种装有光纤光栅传感装置的井下测卡系统 |
| CN106351646B (zh) * | 2016-09-23 | 2020-03-24 | 北京信息科技大学 | 一种装有光纤光栅传感装置的井下测卡系统 |
| CN110095236A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒密封性能测试装置 |
| CN110095219A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒接触力测试装置 |
| CN110095219B (zh) * | 2019-05-15 | 2020-04-28 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒接触力测试装置 |
| CN110095236B (zh) * | 2019-05-15 | 2020-05-12 | 清华大学 | 一种封隔器胶筒密封性能测试装置 |
| CN110954282A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-04-03 | 中石化石油机械股份有限公司研究院 | 封隔器胶筒密封性能测试装置及方法 |
| CN110954282B (zh) * | 2019-10-24 | 2021-08-17 | 中石化石油机械股份有限公司研究院 | 封隔器胶筒密封性能测试装置及方法 |
| CN111911108A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-10 | 大庆华油石油科技开发有限公司 | 一种水力扩张式封隔器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104695893B (zh) | 2017-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104695893A (zh) | 封隔器胶筒接触应力试验装置及方法 | |
| CN103308390B (zh) | 套管非均匀外压加载试验装置及方法 | |
| CN103543092B (zh) | 一种模拟地层流体复杂运移过程的岩芯夹持器及其使用方法 | |
| CN101025083B (zh) | 一种封隔器工作性能的实验方法及装置 | |
| CN201273190Y (zh) | 三轴应力多测压点岩心油藏模拟装置 | |
| CN102419363B (zh) | 岩心夹持机构 | |
| CN202110016U (zh) | 一种水下分离连接器测试装置 | |
| US11428055B2 (en) | Multichannel composite coiled tubing | |
| CN202731900U (zh) | 模拟漏失装置 | |
| CN105092383B (zh) | 封隔器胶筒坐封可视化试验装置 | |
| CN104215438B (zh) | 一种旋转导向系统导向能力测试装置 | |
| CN205138890U (zh) | 一种带有自热功能的岩心夹持器 | |
| CN211740921U (zh) | 深部高温高压环境岩石拉伸与拉压循环力学实验装置 | |
| CN203685111U (zh) | 一种封隔器胶筒接触应力试验装置 | |
| CN110578494B (zh) | 一种水泥环初始应力状态监测实验装置 | |
| CN204347322U (zh) | 一种光纤测井线缆 | |
| CN210464814U (zh) | 一种胶筒承压及密封性能测试装置 | |
| CN209745708U (zh) | 一种套管非均匀外挤模拟试验装置 | |
| CN205301090U (zh) | 防砂筛管水压试验装置 | |
| CN207007659U (zh) | 一种含瓦斯煤岩动态扰动流固耦合三轴伺服渗流装置 | |
| CN203894118U (zh) | 一种预应力钢筒混凝土管钢筒的水压试验机 | |
| CN114012888B (zh) | 一种具有柔性接头的隧道模型及其模具 | |
| CN210243392U (zh) | 一种压缩式封隔器胶筒接触应力试验装置 | |
| CN111307606B (zh) | 深部高温高压环境岩石拉伸与拉压循环力学实验装置 | |
| CN112254662B (zh) | 一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |