[发明专利]封隔器胶筒接触应力试验装置及方法

说明书

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。