[实用新型]套管柱动态外载挤压变形测定装置

说明书

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。