CN202024935U - 套管柱动态外载挤压变形测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的是套管柱动态外载挤压变形测定装置，属于石油与天然气工程、盐矿开采工程中井眼套管柱抗外载变形的检测设备，这种套管柱动态外载挤压变形测定装置的泥岩岩体中心胶结有被测试件，被测试件由水泥环套装在套管柱外形成，泥岩岩体置于围压室内并形成环形空腔，泥岩岩体的上端是上覆外载加压室，套管柱从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞分隔为上腔体和下腔体，下腔体的底部有筛网，上腔体与上覆外载控制系统连通，下腔体与液体浸入系统连通；环形空腔与横向外载控制系统连通。本实用新型可连续浸入液体，泥岩岩体可动态蠕变对被测试件施加外载，能够实现动态、连续施加外载，检测精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是石油与天然气工程、盐矿开采工程中井眼套管柱抗外载变形的检测设备，具体涉及的是套管柱动态外载挤压变形测定装置。
背景技术
在油田、煤层气开采、盐矿开采等井眼设计等技术领域中，都需要对井眼套管柱外挤变形做出准确的测定，以此建立套管柱的强度设计标准。目前，对于套管柱外载变形研究，主要是基于理论计算与有限元的模拟。对套管柱的抗外挤变形的测定实验装置的研制还属空白。该项装置的缺少，阻碍了套管柱相关问题的进一步研究。诸如：套管柱的强度设计、套管柱损坏判别标准制定等方面的研究。尽管现行的理论与数值模拟等手段能够在一定程度上满足当前的需要，但仍无法给予直接的测定与描述。从而影响了该项技术方面的充分描述。
发明内容
本实用新型的目的是提供套管柱动态外载挤压变形测定装置，它用于解决目前缺少对套管柱进行抗外挤变形测定装置的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种套管柱动态外载挤压变形测定装置的泥岩岩体中心胶结有被测试件，被测试件由水泥环套装在套管柱外形成，泥岩岩体置于围压室内并形成环形空腔，泥岩岩体的上端是上覆外载加压室，套管柱从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞分隔为上腔体和下腔体，下腔体的底部有筛网，上腔体与上覆外载控制系统连通，下腔体与液体浸入系统连通；环形空腔与横向外载控制系统连通。
上述方案中的套管柱动态外载挤压变形测定装置还包括变形测定系统，变形测定系统由变形传感器、信号转换器和信号检测仪组成，变形传感器安装在套管柱上。
上述方案中上覆外载控制系统由增压泵和中间容器组成，中间容器与上腔体连通，上覆外载控制系统通过向上腔体泵入液体，驱动滑动活塞对岩体施加上覆正应力。
上述方案中液体浸入系统由增压泵、中间系统、液体过滤器组成，液体过滤器与下腔体连通，液体浸入系统通过向下腔体泵入液体，液体通过筛网浸入岩体中。
上述方案中横向外载控制系统由增压泵和中间容器组成，中间容器与环形空间连通。
上述方案中中间系统由中间容器、应力传感器和流量传感器组成。
上述方案中被测试件与操纵台丝扣连接，可实现自由组装与拆卸。
本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型可连续浸入液体，泥岩岩体可动态蠕变对被测试件施加外载，能够实现动态、连续施加外载。
2、本实用新型可实时测定动态变形系统并作数据动态转换与分析。
3、本实用新型控压范围大，可实现80MPa控压。
4、本实用新型检测精度高，变形测定精度可达10-4，系统抗噪声能力强。5、本实用新型结构简单、操作方便，适应能力强，可实现长久持续测量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是变形传感器在套管壁分布排列结构示意图。
1.套管柱 2.水泥环 3. 操作台 4.泥岩岩体 5.增压泵 6.中间容器 8.环形腔体 9. 增压泵 10.中间容器 12.上腔体 13.滑动活塞 14.增压泵 15.中间系统 16.液体过滤器 18.下腔体 19.变形传感器 20.信号转换器 21.信号检测仪。
具体实施方式
如图1所示，这种套管柱动态外载挤压变形测定装置的泥岩岩体4中心胶结有被测试件，即被测试件与泥岩岩体4胶结，被测试件由水泥环2套装在套管柱1外形成，被测试件与操纵台3丝扣连接，泥岩岩体4置于围压室内并形成环形空腔8，环形空腔8与横向外载控制系统的中间容器6连通；泥岩岩体4的上端是上覆外载加压室，套管柱1从围压室伸出并伸入到上覆外载加压室，再从上覆外载加压室穿出，套管柱1置于围压室的部分套装有水泥环2，套管柱1位于上覆外载加压室的部分没有套装水泥环；上覆外载加压室被滑动活塞13分隔为上腔体12和下腔体18，下腔体18的底部有筛网，上腔体12与上覆外载控制系统的中间容器10连通，下腔体18与液体浸入系统的液体过滤器16连通。
横向外载控制系统由增压泵5和中间容器6组成，横向外载控制系统通过高压管线与泥岩岩体4外部环形腔体8连接，测试运行时由横向外载控制系统通过向环形腔体8中注入液体对泥岩岩体4施加横向外载，确保横向外载均匀。使泥岩岩体4始终处于均匀受载状态。横向外载可连续恒定施加，亦可持续动态施加。测试过程可根据需要通过增压泵5控制横向外载，保证提供环形腔体对泥岩岩体4施加均匀的外载。
上覆外载控制系统由增压泵9和中间容器10组成，上覆外载控制系统通过高压管线与上腔体12连接，测试运行时由上覆外载控制系统通过高压管线向上腔体12中注入液体驱动滑动活塞13下行对泥岩岩体4施加上覆正应力。
由增压泵14、中间系统15和液体过滤器16组成的液体浸入系统通过循环加压向下腔体18泵入液体，流量计记录液体浸入量，通过筛网将净化后液体浸入泥岩岩体4中。中间系统由中间容器、应力传感器和流量传感器组成。
当上覆外载控制系统驱动活塞13下行滑动时，上腔体12泵入液体，腔体空间增加，下腔体18空间减小，同时下腔体18的液体通过回流至中间系统15，中间系统15存储下腔体18回流的液体，准备循环再次利用。
当上覆外载控制系统驱动活塞13上行滑动时，下腔体18泵入过滤后清洁液体，下腔体18空间增加，上腔体12空间减小，同时上腔体12的液体通过回流至中间容器10，中间容器10存储上腔体12回流的液体，准备循环再次利用。
变形测定系统由变形传感器19、信号转换器20和信号检测仪21组成，变形传感器19设置8个，参阅图2，8个变形传感器均布在套管柱1上，形成8个传感触点，测定试件的8个区域点的变形大小。测试运行时，随被测试件不断变形，变形传感器19多点记录并接收变形信号，信号实时传至信号转换器20，信号转换器20将接收到的模拟信号转化为数字信号，传输至信号检测仪21。
本实用新型测试过程为横向外载控制系统平衡泥岩岩体4的横向外载，上覆外载控制系统对泥岩岩体4施加上覆外载，液体浸入系统对泥岩岩体4实施浸水，上述测试过程中，液体浸入系统与上覆外载控制系统交替运行，泥岩岩体4在横向外载控制系统、上覆外载控制系统和液体浸入系统联合控制下，形成对泥岩岩体4的横向加载、上覆加载与浸水的联合动作。同时泥岩岩体4的变形动作对被测试件形成外挤效应，变形传感器19测量并记录被测试件的变形信号，将信号传输至信号转换器20转换为数字信号，信号检测仪21处理并存储被测试件的变形数据。与此同时，通过控制滑动活塞13的上行与下行滑动，实现上腔体12、下腔体18及中间容器10、中间系统15进液与回液的系统稳定与平衡。由于各系统的持续作用，在测定过程中使得被测试件始终置于试验装置的联合作用下，同时被测试件始终处于系统的稳定平衡外载状态作用。
Claims (3)
1.一种套管柱动态外载挤压变形测定装置，其特征在于：这种套管柱动态外载挤压变形测定装置的泥岩岩体（4）中心胶结有被测试件，被测试件由水泥环（2）套装在套管柱（1）外形成，泥岩岩体（4）置于围压室内并形成环形空腔（8），泥岩岩体（4）的上端是上覆外载加压室，套管柱（1）从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞（13）分隔为上腔体（12）和下腔体（18），下腔体（18）的底部有筛网，上腔体（12）与上覆外载控制系统连通，下腔体（18）与液体浸入系统连通；环形空腔（8）与横向外载控制系统连通。
2.根据权利要求1所述的套管柱动态外载挤压变形测定装置，其特征在于：所述的套管柱动态外载挤压变形测定装置还包括变形测定系统，变形测定系统由变形传感器（19）、信号转换器（20）和信号检测仪（21）组成，变形传感器（19）安装在套管柱（1）上。
3.根据权利要求1所述的套管柱动态外载挤压变形测定装置，其特征在于：所述的被测试件与操纵台（3）丝扣连接。
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