[实用新型]一种循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置

权利要求书

1.一种循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，包括井下管柱组合结构、增压泵、加热罐和控制部，所述井下管柱组合结构包括两端能密封的固定设置的井筒，所述井筒内套设有一端开口的测试管柱，所述测试管柱的外壁上轴向间隔套设能将所述测试管柱坐封于所述井筒内的封隔器，所述封隔器、所述测试管柱的外壁和所述井筒的内壁之间构成密封的环空部，所述井筒的内腔一端构成井底部，所述测试管柱的一端开口与所述井底部连通，所述测试管柱的另一端构成井口部；所述加热罐能存储且能加热循环流体，所述加热罐的出口与所述增压泵的入口连通设置，所述增压泵能调节增高循环流体的压力，所述增压泵的出口与所述井底部连通设置，所述井口部能与所述加热罐的一入口密封连通；所述井底部、所述环空部和所述井口部均连通设置温度采集单元和压强采集单元，所述温度采集单元、所述压强采集单元、所述增压泵和所述加热罐均与控制部电连接。

2.如权利要求1所述的循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，所述测试管柱的轴向长度能在活塞效应、鼓胀效应和温度效应共同作用下产生总轴向变形，

ΔL＝ΔL₁+ΔL₂+ΔL₃；

其中，ΔL₁为活塞效应引起的测试管柱的轴向变形，ΔL₂为鼓胀效应引起的测试管柱的轴向变形，ΔL₃为温度效应引起测试管柱的轴向变形，ΔL为测试管柱的总轴向变形。

3.如权利要求2所述的循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，井底部的压强和环空部的压强对测试管柱产生的轴向力为活塞力，活塞力的变化引起活塞效应，活塞效应引起的测试管柱的轴向变形为，

其中，ΔP_i为井底部的压强变化，ΔP_o为环空部的压强变化，A_i为测试管柱的内横截面积，A_o为测试管柱的外横截面积，A_p为封隔器密封腔的横截面积，A_tc为测试管柱的横截面积，L为测试管柱的长度，ΔF₁为活塞力的变化，E为弹性模量，ΔL₁为活塞效应引起的测试管柱的轴向变形。

4.如权利要求2所述的循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，测试管柱内流体流动产生压强变化，压强变化改变测试管柱的径向压强引起鼓胀效应，鼓胀效应引起的测试管柱的轴向变形为，

其中，ΔP_i为井底部的压强变化，ΔP_o为环空部的压强变化，d_ti为测试管柱的内径，d_to为测试管柱的外径，L为测试管柱的长度，μ为泊松比，E为弹性模量，ΔL₂为鼓胀效应引起的测试管柱的轴向变形。

5.如权利要求2所述的循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，测试管柱内流体温度变化引起热胀冷缩的热效应，热胀冷缩的热效应为温度效应，温度效应引起的测试管柱的轴向变形为，

ΔL₃＝βLΔT；

其中，ΔT为井底部温度、环空部温度和井口部温度的平均温度的变化，L为测试管柱的长度，β为热膨胀系数，ΔL₃为温度效应引起测试管柱的轴向变形。

6.如权利要求1所述的循环带温带压的测试管柱井下模拟实验装置，其特征在于，所述温度采集单元包括能检测井底部温度的第一温度计、能检测环空部温度的第二温度计和能检测井口部温度的第三温度计，所述压强采集单元包括能检测井底部压强的第一压力计、能检测环空部压强的第二压力计和能检测井口部压强的第三压力计；所述井筒上对应所述环空部的位置间隔设置电涡流位移传感器；所述第一压力计、所述第一温度计、所述第二压力计、所述第二温度计、所述第三压力计、所述第三温度计和所述电涡流位移传感器均与所述控制部电连接。