CN212568304U

CN212568304U - 一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置

Info

Publication number: CN212568304U
Application number: CN202020989129.0U
Authority: CN
Inventors: 姬丙寅; 史交齐
Original assignee: Xi'an 3d Stress Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an 3d Stress Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2030-06-03

Abstract

本实用新型属于钻井技术领域，涉及一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置。本实用新型包括主动液压剪切缸、从动液压剪切缸、釜体、密封系统；所述液压剪切缸上设有活塞剪切顶头和紧固螺栓，所述釜体上设有紧固法兰，所述釜体上设有打压孔和检压孔，所述密封系统由密封法兰和弹性密封件组成；弹性密封件与活塞形成过盈配合，紧固法兰和弹性密封件贴合，弹性密封件和密封法兰贴合，弹性密封件与釜体形成过盈配合，密封法兰和釜体形成间隙配合。以解决页岩气井岩层错断外压条件下石油管材剪切强度试验评价问题。

Description

一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置

技术领域：

本实用新型涉及钻井技术领域，具体涉及一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置。

背景技术：

页岩气开采过程中，由于页岩气藏储层一般呈低孔、低渗透性的特点，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。页岩气开采的关键技术是水平井钻井技术和大规模压裂技术，页岩气井的特点是水平段长，一般在1500米左右，垂直段深，在3000米左右。水平段需进行20段左右的大规模的分段压裂，采用大通径桥塞/射孔联作+套管压裂，分段射孔，加砂压裂的工艺，每段压裂时注入的压裂液有2000方左右，单口井压裂液的注入规模在3万方左右。

随着水平压裂和分段压裂技术日臻成熟，页岩气开采过程中的套管损坏成为制约其开采的主要因素。美国石油学会（API）的标准规定了均匀载荷下套管抗挤毁的计算方法，但在页岩气开采过程中，存在断层，套管往往会承受剪切载荷。与其他载荷相比，外压载荷作用下套管的剪切强度失效机理发生变化，是剪切和挤毁共同作用下的失效模式。

目前在页岩气开发过程中，为了保证套管、油管在井下不被外压挤毁，几乎全部对石油管进行一般外压挤毁试验，而并未进行外压条件下的剪切试验，主要原因是目前所用的外压挤毁试验装置不能满足石油管材外压条件下剪切试验要求。

实用新型内容：

有鉴于此，本实用新型为解决页岩气井外压条件下石油管材剪切性能试验评价问题，提供一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置。

为解决现有技术存在问题，本实用新型的技术方案是: 一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：包括釜体，所述的釜体的圆周壁上设置有打压孔和检压孔，釜体的两端分别连接有紧固法兰；釜体的管壁上下分别连接有主动液压剪切缸和从动液压剪切缸，主动液压剪切缸和从动液压剪切缸不在同一轴线上，主动液压剪切缸和从动液压剪切缸中的活塞剪切顶头伸入于釜体内，釜体内壁两端与紧固法兰相贴设置有密封系统。

进一步，密封系统包括弹性密封件二和密封法兰，所述的弹性密封件二设置于密封法兰于紧固法兰之间，弹性密封件二与釜体之间形成过盈配合，密封法兰和釜体之间形成间隙配合。

进一步，紧固法兰通过紧固螺栓一与釜体连接。

进一步，主动液压剪切缸和从动液压剪切缸与釜体的外壁之间均设置有弹性密封件一，并通过紧固螺栓二连接。

进一步，主动液压剪切缸和从动液压剪切缸的剪切间距1-50mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下:

1)本实用新型解决了外压条件下石油管材剪切性能试验难题，采用了双液压剪切缸，并且连个液压剪切缸不在同一轴线上设置；

2) 本实用新型采用弹性密封件，在紧固法兰和密封法兰的作用下受力发生变形，形成初始密封。

附图说明：

图1为本实用带外压剪切失效试验装置配合结构示意图；

图2 为本实用带外压剪切失效检测试验装置结构示意图；

附图标记说明：1-试样，2-紧固螺栓一，3-紧固法兰，4-打压孔，5-釜体，6-检压孔，7-密封系统，8-紧固螺栓二，9-从动液压剪切缸；10-活塞剪切顶头，11-弹性密封件一，12-密封法兰，13-弹性密封件二，14-主动液压剪切缸。

具体实施方式：

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，如图1和图2所示，包括釜体5，所述的釜体5的圆周壁上设置有打压孔4和检压孔6，实现进压力和采集压力功能；釜体5的两端分别通过紧固螺栓一2连接有紧固法兰3，实现端部密封紧固作用；釜体5内壁两端与紧固法兰3相贴设置有密封系统7；密封系统7包括弹性密封件二13和密封法兰12，所述的弹性密封件二13设置于密封法兰12于紧固法兰3之间，弹性密封件二13与釜体5形成过盈配合，密封法兰12和釜体5形成间隙配合,实现端部密封法兰12与釜体5密封效果。

釜体5的管壁上下分别连接有主动液压剪切缸14和从动液压剪切缸9，主动液压剪切缸14和从动液压剪切缸9与釜体5的外壁之间均设置有弹性密封件一11，并通过紧固螺栓二8连接；主动液压剪切缸14和从动液压剪切缸9不在同一轴线上，其剪切间距为1-50mm，实现试样1在不同轴线上的剪切效果；主动液压剪切缸14和从动液压剪切缸9中的活塞剪切顶头10伸入于釜体5内，弹性密封件一与活塞剪切顶头10形成过盈配合,实现活塞顶头10与釜体5密封效果。

本实用新型安装时，先将从动液压剪切缸9通过紧固螺栓二8与弹性密封件一11和釜体5连接，弹性密封件一11在紧固螺栓二8的作用下受力发生变形，弹性密封件一11与活塞10形成初始密封，同时安装主动液压剪切缸14。然后密封法兰12装入釜体5，再将弹性密封件二13装入釜体5，然后安装紧固法兰3，最后依次安装紧固螺栓一2，安装后弹性密封件二13在紧固法兰3的作用下受力发生变形，形成初始密封。介质从打压孔4进入，从动液压剪切缸9和主动液压剪切缸14开始工作，活塞剪切顶头10开始伸长，活塞剪切头10顶住试样1,伸长位移由位移传感器采集完成，待试样1施加压力到规定压力，开始施加剪切，检压孔6检测压力，直到管子发生剪切变形。

结束后，卸掉紧固螺栓一2，依次卸掉紧固法兰3、弹性密封件二13和密封法兰12，取出试样1,最后卸掉紧固螺栓二8、依次取出从动液压剪切缸9、弹性密封件一11、主动液压剪切缸14。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：包括釜体（5），所述的釜体（5）的圆周壁上设置有打压孔（4）和检压孔（6），釜体（5）的两端分别连接有紧固法兰（3）；釜体（5）的管壁上下分别连接有主动液压剪切缸（14）和从动液压剪切缸（9），主动液压剪切缸（14）和从动液压剪切缸（9）不在同一轴线上，主动液压剪切缸（14）和从动液压剪切缸（9）中的活塞剪切顶头（10）伸入于釜体（5）内，釜体（5）内壁两端与紧固法兰（3）相贴设置有密封系统（7）。

2.根据权利要求1所述的一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：所述的密封系统（7）包括弹性密封件二（13）和密封法兰（12），所述的弹性密封件二（13）设置于密封法兰（12）于紧固法兰（3）之间，弹性密封件二（13）与釜体（5）之间形成过盈配合，密封法兰（12）和釜体（5）之间形成间隙配合。

3.根据权利要求1或2所述的一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：所述的紧固法兰（3）通过紧固螺栓一（2）与釜体（5）连接。

4.根据权利要求3所述的一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：所述的主动液压剪切缸（14）和从动液压剪切缸（9）与釜体（5）的外壁之间均设置有弹性密封件一（11），并通过紧固螺栓二（8）连接。

5.根据权利要求4所述的一种石油管材带外压剪切强度检测试验装置，其特征在于：所述的主动液压剪切缸（14）和从动液压剪切缸（9）的剪切间距1-50mm。