CN211697277U - 一种油层套管外压挤毁的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油层套管外压挤毁的测试装置。所述测试装置包括挤压单元、驱动单元和监测单元，挤压单元包括至少两个刚性挤压件，刚性挤压件具有能够与待测油层套管外壁贴合的弧形内表面以及背离待测油层套管的受力外表面，至少两个刚性挤压件的弧形内表面在待测油层套管外壁圆周向的覆盖率不小于90％且至少两个刚性挤压件彼此互不接触；驱动单元被设置为通过推动至少两个刚性挤压件的受力外表面，向弧形内表面提供朝向待测油层套管的中轴线的挤压力，以挤压待测油层套管；监测单元包括至少两个应变监测组件，应变监测组件设置在待测油层套管的内壁上。本实用新型的有益效果包括：测试风险极大降低、测试精确度提高，更具有普适性。

Description

一种油层套管外压挤毁的测试装置

技术领域

本实用新型涉及油气作业用管类测试领域，具体地，涉及一种油层套管外压挤毁的测试装置。

背景技术

目前，油气井在固井完井中使用油层套管，并在油层套管上设置射孔，通过油层套管的射孔使地层油藏的油气能够透过油层套管，流入套管内，进而采出地面。

然而，在对油层套管实施爆炸射孔后，油层套管设置在深部地层，外侧都是岩层，深部地层压力大，油层套管外侧受到地层压力大，而由于射孔的存在，油层套管抗外挤(挤毁)能力会下降，而在压裂以及试油作业中因对套管射孔后的抗挤毁能力考虑不足，经常在油层射孔段发生套管缩径变形，即挤毁失效。

目前，为了准确确定具有射孔的油层套管的抗挤压能力设置了测试方案，具体地，首先将油层套管的射孔堵上，然后将油层套管的中间部分置于密封的腔室中而两端部分置于外面，向密封腔室施加等同于地层压力的超高流体压力(100MPa以上)，使得油层套管外侧受压从而模拟油层套管受到的地层压力情况。该方案存在的缺点可以包括：由于施加的是超高流体压力，测试风险非常大，并且，密封难度也极大；需要封堵射孔，未封堵射孔和已封堵射孔的油层套管的受力肯定不相同，因此封堵射孔会影响油层套管的受力，进而影响测试精度；封堵射孔对于研究射孔应力变化也存在影响，影响测试准确性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种油层套管外压挤毁的测试装置，以获取油层套管在外压挤毁下的应力、应变数据。

为了实现上述目的，本实用新型提供了油层套管外压挤毁的测试装置。所述测试装置可包括挤压单元、驱动单元和监测单元，其中，挤压单元可包括至少两个刚性挤压件，所述刚性挤压件可具有能够与待测油层套管外壁贴合的弧形内表面以及背离所述待测油层套管的受力外表面，所述至少两个刚性挤压件的弧形内表面在所述待测油层套管外壁圆周向的覆盖率不小于90％且所述至少两个刚性挤压件彼此互不接触；驱动单元可被设置为通过推动所述至少两个刚性挤压件的受力外表面，向所述弧形内表面提供朝向待测油层套管的中轴线的挤压力，以挤压所述待测油层套管；监测单元可包括至少两个应变监测组件，所述应变监测组件可设置在所述待测油层套管的内壁上。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述驱动单元可包括至少两个驱动组件，所述驱动组件和所述刚性挤压件一一对应，所述驱动组件朝向所述刚性挤压件的一侧能够贴合在所述刚性挤压件的受力外表面上，以推动刚性挤压件挤压所述待测油层套管。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述驱动组件可包括流体缸，所述流体缸可包括气缸或液压缸。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流体缸可具有能够与所述刚性挤压件的受力外表面贴合的活塞。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述测试装置还可包括缓冲单元，所述缓冲单元可设置在所述挤压单元和所述待测油层套管之间，所述缓冲单元能够平衡所述待测油层套管被挤压时出现的受力不均。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述缓冲单元可包括至少两个缓冲组件，所述缓冲组件和所述刚性挤压件一一对应，所述缓冲组件可设置在所述待测油层套管和所述刚性挤压件之间，并分别能够与所述待测油层套管的外壁以及所述刚性挤压件的弧形内表面相贴合。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述缓冲单元可包括筒形弹性件，所述筒形弹性件能够套设在所述待测油层套管上，并可具有能够与所述刚性挤压件弧形内表面贴合的外表面。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述测试装置还可包括掩体单元，所述掩体单元能够包容所述挤压单元和所述驱动单元。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述应变监测组件可包括应变花。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果可包括：本实用新型的装置进行外压挤毁不需要密封环境，试验风险较小，不需要封堵射孔，套管的受力不受封堵射孔的影响，能够保障测试的精确度。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例中的油层套管外压挤毁的测试装置的一个结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个示例性实施例中的油层套管外压挤毁的测试装置的俯视图；

图3示出了图2中A-A截面的一个剖视图。

主要附图标记说明：

1、待测油层套管，2、筒形弹性垫，3、挤压块，4、驱动组件，5、外框架，6、基座。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本实用新型的油层套管外压挤毁的测试装置。

本实用新型提供了一种油层套管外压挤毁的测试装置。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述测试装置可以包括挤压单元、缓冲单元、驱动单元和监测单元。

具体地，挤压单元可以包括至少两个刚性挤压件，例如3个，所述刚性挤压件可以包括挤压块，所述刚性挤压件具有能够与待测油层套管外壁贴合的弧形内表面以及背离所述待测油层套管的受力外表面，所述至少两个刚性挤压件的弧形内表面在所述待测油层套管外壁圆周向的覆盖率不小于90％且所述至少两个刚性挤压件彼此互不接触。

在本实施例中，所述覆盖率可以为92％或94％或96％或98％。

在本实施例中，刚性挤压件的底部还可以设置有万向轮以降低摩擦力。

具体地，缓冲单元能够平衡所述待测油层套管被挤压时出现的受力不均，缓冲单元设置在所述挤压单元和所述待测油层套管之间，缓冲单元可包括至少两个缓冲组件，所述缓冲组件和所述刚性挤压件一一对应，所述缓冲组件分别能够与所述待测油层套管的外壁以及所述刚性挤压件的弧形内表面相贴合，其中，所述缓冲组件可以包括弹性垫，弹性垫可以采用聚乙烯板或橡胶板。

另外，缓冲单元也可以包括筒形弹性件，所述筒形弹性垫能够套设在所述待测油层套管的外壁上，所述筒形弹性件可以包括筒形弹性垫，弹性垫可以采用聚乙烯板或橡胶板。

在本实施例中，虽然刚性挤压件的弧形内表面与待测油层套管的外壁实现了面面配合以降低接触应力，但是在实际加工的过程中仍存在加工误差，并且对于刚性挤压件的加工也存在较高的要求，由此，设置缓冲单元能够平衡所述待测油层套管被挤压时出现的受力不均。

具体地，驱动单元可以通过推动所述至少两个刚性挤压件的受力外表面，向所述弧形内表面提供朝向待测油层套管的中轴线的挤压力，以挤压所述待测油层套管。

在本实施例中，所述驱动单元包括至少两个驱动组件，例如3个，所述驱动组件和所述刚性挤压件一一对应，所述驱动组件朝向所述刚性挤压件的一侧能够贴合在所述刚性挤压件的受力外表面上，以推动刚性挤压件挤压所述待测油层套管。驱动组件可以包括流体缸，流体缸可以包括气缸或液压缸，所述流体缸可以具有能够与所述刚性挤压件的受力外表面贴合的活塞。

具体地，监测单元可以包括至少两个应变监测组件，所述应变监测组件设置在所述待测油层套管的内壁上。

在本实施例中，在待测油层套管的射孔段可以设置至少一个应变监测组件以对射孔段进行监测，在非射孔段可以设置至少一个应变监测组件以对非射孔段进行监测。应变监测组件可以包括应变花，用绳子量取射孔到所述待测油层套管口的距离为预设距离，将应变花固定在所述绳子上，在所述绳子上距离应变花具有预设距离的位置作标记，将绳子两端拉直使得标记处于所述待测油层套管口，再将应变花固定，以能够将应变花固定在射孔位置。

在本实施例中，所述测试装置还包括掩体单元，所述掩体单元能够包容所述挤压单元和所述驱动单元，以保证测试装置进行测试时的安全性，例如：将本测试装置设置在地坑中，并在地坑中进行测试。

在本实用新型的另一个示例性实施例中，如图1所示，所述测试装置可以包括四个挤压块3、四个驱动组件4、筒形弹性垫2和外框架5，筒形弹性垫2套设在待测油层套管1的外壁上，外框架5整体呈口字形，四边均由网状的格子板组成。图3为图2中A-A截面的一个剖视图，如图3所示，所述外框架的底部固定设置有基座6。如图2所示，四个挤压块3分布在待测油层套管1的四周，并且挤压块3两两相对设置。

在本实施例中，挤压块靠近待测油层套管的一侧为内侧面，挤压块的内侧面为弧形内表面，如图1所示，四个挤压块3沿待测油层套管1的圆周方向间隔布置，四个挤压块的弧形内表面与待测油层套管配合并且挤压块在待测油层套管外壁圆周方向的覆盖率在90％以上，并且挤压块3移动设置在基座上。挤压块的内侧面设置为弧形内表面以便于与待测油层套管的外壁实现面面配合，相对设置的四个挤压块的移动轨迹线的延伸线重合，也可以说是四个挤压块相对于待测油层套管的中轴线轴对称布置，并且挤压块的外侧面的中垂面通过套管的中轴线。

在本实施例中，对于驱动组件，可以采用气缸或液压缸驱动一个移动板以驱动挤压块移动，移动板与气缸或液压缸的活塞固定连接，移动板与挤压块的外侧面形成面面配合以降低接触应力从而提高承力能力。其中，气缸或液压缸的缸体呈长方形，从而能具有呈板状的活塞，依靠呈板状活塞接触挤压块，此时活塞与移动板成为一体式结构，为了减低挤压块移动时与基座之间的摩擦力，在挤压块底部设置万向轮从而降低摩擦力。

在本实施例中，为了测量待测油层套管的受力，在套管内侧设置应变花(图中未示出)，为了测试射孔周围的应变变化情况，在射孔边缘布置应变花，用绳子量取射孔到管口的距离为预设距离，将应变花固定在绳子上，在绳子上距离应变花具有预设距离的位置上标记，将绳子两端拉直使得标记处于管口，再将应变花固定。

本实用新型的油层套管外压挤毁的测试装置的工作原理可包括：在待测油层套管的内壁上设置应变监测组件，待测油层套管的射孔都不进行封堵，然后启动驱动单元，以相同的驱动力、相同的驱动力增加速率推动刚性挤压件，以挤压待测油层套管，根据应变监测组件的监测结果，获得待测油层套管的应力、应变数据，例如：当油层套管挤毁时，能够得到油层套管的最大抗挤压能力。根据油层套管在挤压下的应力、应变数据，还能够对油层套管的压裂、射孔参数进行优化，进而有效避免油层套管射孔参数不合理而导致压裂过程中油层套管变形，严重影响压裂设计水平与压裂施工质量，甚者可能导致出现部分井段丢失不完全改变的严重后果。

综上所述，本实用新型的油层套管外压挤毁的测试装置的优点可包括：

(1)本实用新型通过依靠挤压刚性挤压件从而挤压油层套管，使得套管外侧面受到垂直于外侧面的受力，以进行套管受地层压力的测试，由于不需要密封环境，从而无需堵塞套管上的射孔，不存在因为封堵射孔降低测试准确性的问题；

(2)本实用新型能够解决水平井压裂分簇射孔设计不合理可能导致的井筒受力不均的难题，能够为提高压裂后井筒完整性提供测试数据，为压裂分簇射孔参数的设计提供支撑。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括挤压单元、驱动单元和监测单元，其中，

挤压单元包括至少两个刚性挤压件，所述刚性挤压件具有能够与待测油层套管外壁贴合的弧形内表面以及背离所述待测油层套管的受力外表面，所述至少两个刚性挤压件的弧形内表面在所述待测油层套管外壁圆周向的覆盖率不小于90％且所述至少两个刚性挤压件彼此互不接触；

驱动单元被设置为通过推动所述至少两个刚性挤压件的受力外表面，向所述弧形内表面提供朝向待测油层套管的中轴线的挤压力，以挤压所述待测油层套管；

监测单元包括至少两个应变监测组件，所述应变监测组件设置在所述待测油层套管的内壁上。

2.根据权利要求1所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述驱动单元包括至少两个驱动组件，所述驱动组件和所述刚性挤压件一一对应，所述驱动组件朝向所述刚性挤压件的一侧能够贴合在所述刚性挤压件的受力外表面上，以推动刚性挤压件挤压所述待测油层套管。

3.根据权利要求2所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述驱动组件包括流体缸，所述流体缸包括气缸或液压缸。

4.根据权利要求3所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述流体缸具有能够与所述刚性挤压件的受力外表面贴合的活塞。

5.根据权利要求1所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括缓冲单元，所述缓冲单元设置在所述挤压单元和所述待测油层套管之间，所述缓冲单元能够平衡所述待测油层套管被挤压时出现的受力不均。

6.根据权利要求5所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述缓冲单元包括至少两个缓冲组件，所述缓冲组件和所述刚性挤压件一一对应，所述缓冲组件设置在所述待测油层套管和所述刚性挤压件之间，并分别能够与所述待测油层套管的外壁以及所述刚性挤压件的弧形内表面相贴合。

7.根据权利要求5所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述缓冲单元包括筒形弹性件，所述筒形弹性件能够套设在所述待测油层套管上，并具有能够与所述刚性挤压件弧形内表面贴合的外表面。

8.根据权利要求1所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括掩体单元，所述掩体单元能够包容所述挤压单元和所述驱动单元。

9.根据权利要求1所述的油层套管外压挤毁的测试装置，其特征在于，所述应变监测组件包括应变花。

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