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原文传递一种模拟缝网改造地层套管变形的实验装置及实验方法

专利名称：	一种模拟缝网改造地层套管变形的实验装置及实验方法
摘要：	本发明涉及的是一种模拟缝网改造地层套管变形的实验装置及实验方法，其中模拟缝网改造地层套管变形的实验装置包括外力加载系统、套管、水泥块和检测系统，外力加载系统包括箱体、加载油缸组件、封板、液压系统水泥块中提前预置缝网结构，模拟缝网改造地层，应力应变片均匀贴置在套管外壁，套管插入通孔中，水泥块置于箱体中，箱体顶面安装多个加载油缸组件，对套管施加垂直载荷，箱体左侧面安装多个加载油缸组件，对套管施加水平载荷，箱体前端面安装一个加载油缸组件，对套管施加沿套管轴向载荷；检测系统包括应力应变片、信号转换器，计算机。本发明能有效模拟缝网改造条件下实际套管受力情况，准确、实时的监测和检测套管变形失效的过程。
专利类型：	发明专利
申请人：	东北石油大学
发明人：	王素玲;王雪飞;姜民政;李金波;宋薇;程天才;卢秋羽;苗夏楠;谢文琦
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010019666.7
公开号：	CN111141616A
代理机构：	哈尔滨东方专利事务所
代理人：	曹爱华
分类号：	G01N3/12;G01N1/28;G01B21/32;G;G01;G01N;G01B;G01N3;G01N1;G01B21;G01N3/12;G01N1/28;G01B21/32
申请人地址：	163319 黑龙江省大庆市高新技术开发区学府街99号
主权项：	1.一种模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：这种模拟缝网改造地层套管变形的实验装置包括外力加载系统（1）、套管（2）、水泥块（3）和检测系统，外力加载系统（1）包括箱体（11）、加载油缸组件（12）、封板（13）、液压系统，箱体（11）顶面设置矩形安装孔、箱体（11）左侧面设置矩形安装孔、箱体（11）右侧面设置矩形安装孔、箱体（11）前端面设置矩形安装孔，箱体（11）后端面设置实验试件的安装通道；加载油缸组件（12）包括加载油缸（121）和加载板（122），加载板（122）焊接在活塞杆的端部；水泥块（3）由水泥浆料浇筑而成，并且在水泥块中提前预置缝网结构，模拟缝网改造地层，水泥块中心开有通孔（31），套管（2）插入通孔（31）中，水泥块置于箱体（11）中，箱体（11）顶面矩形安装孔中安装多个加载油缸组件（12），对套管（2）施加垂直载荷，箱体（11）左侧面矩形安装孔中共安装多个加载油缸组件（12），对套管（2）施加水平载荷，箱体（11）前端面矩形安装孔中安装一个加载油缸组件（12），对套管（2）施加沿套管轴向载荷，箱体后端面固定封板（13）；检测系统包括应力应变片（4）、信号转换器，计算机，应力应变片（4）均匀贴置在套管外壁，通过信号转换器把套管的应力应变信号在计算机上显示并实时监测。 2.根据权利要求1所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：所述的加载油缸设置矩形连接法兰（1211），矩形连接法兰（1211）与箱体（11）螺栓连接；封板（13）内侧设有凸台（132），凸台（132）与水泥块（3）紧密贴合，封板中心开有小孔（131），小孔（131）是检测系统信号线的连接通道；套管为薄壁无缝钢管。 3.根据权利要求2所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：所述的箱体上侧面设置的矩形安装孔（111）中共安装3个加载油缸组件（12），3个加载油缸组件（12）单独动作或同步动作，模拟垂直载荷沿套管轴向非均匀分布和均匀分布；在箱体左侧面设置的矩形安装孔（112）、箱体右侧面设置的矩形安装孔（113）中分别安装3个加载油缸组件（12），每侧3个加载油缸组件（12）单独动作或同步动作，模拟水平载荷沿套管轴向非均匀分布和均匀分布。 4.根据权利要求3所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：所述的箱体左侧面3个加载油缸组件（12）和右两侧面3个加载油缸组件（12）对称安装，通过控制所述加载油缸的动作，实现模拟套管在地层中挤毁、剪切和屈曲变形。 5.根据权利要求3所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：所述的加载油缸（121）全部同步动作，模拟套管在地层中受均布载荷。 6.根据权利要求3所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置，其特征在于：所述的加载油缸（121）单独动作，模拟套管在地层中受非均布载荷。 7.一种权利要求3所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置的实验方法，其特征在于： S1:制作试验试件，浇筑水泥块，采用包裹技术对水泥块预置缝网，为了得精确详细的实验结果，将五组应力应变片均匀贴置套管外壁，并做好防水，在水泥块中心处插入带应力应变片的套管，完成试验试件制作；水泥块预制裂缝方法为： S1-1制作试验试件，采用一定配比的混凝土浆料，充分混合搅拌，涂刷脱模剂后浇筑混凝土试件，在浇筑水泥块的同时下入套管形成井筒，采用振捣棒排除浇筑过程气泡，采用压力机对实验试件进行压实，在自然条件下养护水泥试件15天； S1-2制作裂缝，将养护好的水泥块，放置在加工平台上，根据实验设计画相应的裂缝线，在水泥块的前、后表面用彩笔划线作为裂缝的理论线，在裂缝线上均匀选取合适间距画点，作为钻孔中心点，根据设计裂缝的长短合理地布置钻孔中心位置，按照钻孔中心进行钻孔，手动钻孔至3-5cm，采用高强度钢钉插入所述钻孔中，用锤子均匀缓慢的顺序敲击钢钉，先依次敲击水泥试件前面的一排钢钉，当钢钉进入水泥试件一定距离，再敲击后面一排钢钉，观察裂缝的扩展情况，待裂缝满足实验要求，停止制作裂缝； S1-3固结裂缝面，待制作好裂缝后，在裂缝面均匀涂抹环氧胶泥，用来粘结裂缝地带，防止在搬运和安装实验试件时水泥块掉落，保证试验试件的完整性； S2：安装试验试件，将箱体左、右、前三个面上的加载油缸动作到实验加载位置，将试验试件推入箱体内的固定空间，再把封板用螺栓固定在箱体上； S3：将检测系统的线路连接好,设置加载油缸移动速率,对试验试件进行缓慢加载,直至套管被破坏； S4：记录实验数据并观察实验现象。 8.根据权利要求7所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置的实验方法，其特征在于：S1水泥块预置缝网为预置一段缝网结构或两段缝网结构，所述水泥块预置一段缝网结构，模拟套管周围地层进行一段缝网改造，缝网结构形式有：对称缝网和非对称缝网。 9.根据权利要求8所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置的实验方法，其特征在于：以水泥块的通孔为参考，所述对称缝网是在通孔两侧缝网样式和分布位置都对称；以水泥块的通孔为参考，所述非对称缝网包括三种，一种是在通孔两侧缝网样式对称但分布位置不对称，另一种是在通孔两侧缝网样式不对称但分布位置对称，第三种是在通孔两侧缝网样式不对称分布位置也不对称。 10.根据权利要求8所述的模拟缝网改造地层套管变形的实验装置的实验方法，其特征在于：所述水泥块预置两段缝网结构，模拟套管周围地层进行两段缝网改造，缝网结构形式有：对称缝网和非对称缝网；以水泥块的通孔为参考，所述对称缝网是在通孔两侧预置的两段缝网其缝网样式和分布位置都分别对称；以水泥块的通孔为参考，所述非对称缝网是在通孔两侧预置的两段缝网其缝网样式和分布位置都不对称。
所属类别：	发明专利