[发明专利]一种井下套管形变模拟装置及方法

说明书

本申请提供一种井下套管形变模拟装置及方法。所述装置包括：压力仓，所述压力仓内设置有带有套管孔的页岩样品，所述套管孔内设置有套管，所述套管的内壁处设置有应变检测设备；所述压力仓的内表面设置有压力加载设备，所述压力加载设备用于向所述页岩样品施加压力；所述压力仓中设置有注水口，所述注水口连接有注水设备。利用本申请中各实施例，高压条件下，页岩吸水膨胀、蠕变套管形变过程的监测，为套管形变的机理研究提供了准确的数据基础。

技术领域

本申请属于油气田钻井技术领域，尤其涉及一种井下套管形变模拟装置及方法。

背景技术

页岩气是我国重点开发的非常规资源，我国页岩地层裂缝发育较大，井下易漏，页岩气井存在着井壁易缩径、破碎垮塌的问题。

在页岩气的开开采过程中，页岩气层井在压裂过程中吸水膨胀、蠕变后使得套管变形损坏严重。特别是在水平井段中，压裂后井筒的完整性差，而且随着压裂的压力越来越高，这种情况越来越严重，最终导致整个水平段无法正常开采，造成巨大的经济损失。现有技术中，无专门的套管变形物理模拟试验装置及其方法来揭示页岩气水平井大型体积压裂过程套变机理。因此，业内亟需一种能够对页岩气开采时，井下套管形变进行研究的实施方案。

发明内容

本申请目的在于提供一种井下套管形变模拟装置及方法，实现了高压条件下，页岩吸水膨胀、蠕变套管形变过程的监测，为套管形变的机理研究提供了准确的数据基础。

一方面本申请提供了一种井下套管形变模拟装置，包括：

压力仓，所述压力仓内设置有带有套管孔的页岩样品，所述套管孔内设置有套管，所述套管的内壁处设置有应变检测设备；

所述压力仓的内表面设置有压力加载设备，所述压力加载设备用于向所述页岩样品施加压力；

所述压力仓中设置有注水口，所述注水口连接有注水设备。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力仓包括：压力仓主体，设置在所述压力仓主体下端面的压力仓底板，设置在所述压力仓主体上端面压力仓上盖，所述压力仓底板和所述压力仓上盖之间通过拉杆连接。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力仓底板与所述压力仓主体之间、所述压力仓上盖与所述压力仓主体之间均设置有密封圈。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力加载设备设置在所述压力仓主体的内侧表面和所述压力仓上盖的下表面。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力仓底板的上表面设置有底部垫板。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述应变检测设备包括：应变片，所述应变片还连接有应变仪，所述应变仪用于保存所述应变片的应变量。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述应变仪还连接有数据采集处理设备。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述注水设备包括注水泵、注水阀，所述注水泵与所述数据采集处理设备连接。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力加载设备包括带有推杆的压力加载板，所述推杆与所述注水泵连接。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述压力加载板与所述注水泵之间设置有压力传感器。

进一步地，所述装置的另一个实施例中，所述套管与所述套管孔之间注有水泥浆。

另一方面，本申请提供了一种井下套管形变模拟的方法，包括：

通过压力加载设备向设置在压力仓内的页岩样品施加压力；

通过注水设备向所述压力仓内注水；