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原文传递一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置及使用方法

专利名称：	一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置及使用方法
摘要：	本发明提供一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置及使用方法，包括釜体组件、实验组件、加压组件、数据采集组件。釜体组件包括釜体和釜盖；实验组件中的套管设置在釜体内，套管与套管上盖、套管下盖、橡胶筒组成养护水泥的密封夹层，橡胶筒外层包裹有双半圆缸套，水泥经套管上盖的水泥注口注入密封夹层中养护为水泥环；在釜体侧面，由气动液压泵、液压推杆和机械推手组成的加压组件向套管施加垂直于套管轴向的非均匀围压，模拟地层条件下的非均布载荷；所得实验数据由套管内侧数据采集组件中的应变片和机械推手表面应变贴片收集，经数据线实时传至计算机中，实验结果直观准确，可有效地模拟出套管在真实地层条件下受压情况。
专利类型：	发明专利
申请人：	西南石油大学
发明人：	徐璧华;李俊蝠;莫康荣;谢应权;张彪;王俊杰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911401794.1
公开号：	CN111044382A
代理机构：	北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：	邹仕娟
分类号：	G01N3/12;G01M13/00;G;G01;G01N;G01M;G01N3;G01M13;G01N3/12;G01M13/00
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，所述实验装置包括釜体组件、实验组件、数据采集组件、加压组件；釜体组件包括釜体、釜盖、进水口、热电偶和出水口，所述进水口、热电偶和出水口均位于釜体一侧，釜盖盖在釜体的上侧；所述实验组件设置在釜体内部，实验组件包括套管上盖、套管、水泥环、橡胶筒、双半圆缸套、套管下盖、顶部密封橡胶圈和底部密封胶圈，所述套管位于釜盖下方，套管上部和下部分别设有套管上盖和套管下盖，套管外侧为水泥环，水泥环外侧橡胶筒，橡胶筒外侧为双半圆缸套，顶部密封圈安装于釜盖与套管上盖、橡胶套筒、双半圆缸套之间，用于套管上部的水平方向密封，底部密封圈安装于釜体与套管下盖、橡胶筒、双半圆缸套之间，用于套管下部的水平方向的密封；所述数据采集组件设置在套管上，包括应变片和应变片数据线，所述应变片均匀贴合于套管内壁，用于采集套管上的压力变化数据，通过所述应变片数据线传递至应力应变仪与计算机中；其特征在于，釜体外侧设置有加压组件，所述加压组件包括内置数据线、气阀、气动液压泵、液压推杆、机械推手和应变贴片，气动液压泵设置在釜体中部外侧，沿釜体均匀分布，所述气动液压泵朝向釜体外侧面上连接管路上设有气阀，朝向釜体内侧部分连接有液压推杆，所述液压推杆的杆体设置在釜体内，液压推杆的活塞杆一端连接机械推手，机械推手位于釜体与双半圆钢套之间，并且在朝向双半圆缸套的一侧上贴有应变贴片，应变贴片与气动液压泵和液压推杆内部埋设的内置数据线相连接，内置数据线又从气动液压泵泵体延伸出，与外接应力应变仪和计算机相连。 2.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，所述套管上盖中设置有水泥注口。 3.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，套管上盖的中部具有一孔，应力应变仪的数据线经过该孔伸入釜体内与套管内壁紧贴的应变片相连。 4.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，气动液压泵与其直接相连的液压推杆和机械推手均位于同一轴线上，其中机械推手运动轴线与套管的轴向方向相互垂直，锁住机械推手与橡胶筒的接触面呈弧形，以便与橡胶筒表面高度契合。 5.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，所述气动液压泵在釜体外沿的分布方式为1/4圆形式，即设备中加压组件的数量一共4组，气动液压泵间指向釜体圆心的连线形成的夹角呈90°，各气动液压泵均匀分布在釜体外沿。 6.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，所述气动液压泵在釜体外沿的分布方式可分为1/8圆形式，即设备中加压组件的数量一共8组，气动液压泵间指向釜体圆心的连线形成的夹角呈45°，各气动液压泵均匀分布在釜体外沿。 7.根据权利要求1所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，其使用方法为：步骤1.应变片均匀贴合于套管内壁相应位置，应变片通过应变片数据线从套管上盖上部开口与外接应力应变仪和计算机组成的压力监测系统相连接；步骤2.将套管、橡胶筒、双半圆缸套、套管上盖、套管下盖、底部密封胶圈按照从里至外的方式组合安装，确保密封性完好，经进水口向釜体内注水，当注入水充满釜体与双半圆缸套形成的空间后，通过热电偶将水温升至相应的工作温度，再把水泥经过套管上盖中的水泥注口注入套管与橡胶筒组成的夹层中，釜盖依次安装顶部密封胶圈和盖上釜盖，使水泥在套管与橡胶筒形成的夹层中养护成水泥环；步骤3.待水泥成环之后，卸下试验组件，将其外围双半圆缸套拆下，再将试验组件装入釜体内，橡胶筒则作为水泥环的受压面，水泥注口上方与釜盖和釜体之间再次安装上顶部密封胶圈密封；步骤4.此时的压力是，由多组加压组件对套管施加的围压，且0°＜连心线角度范围＜360°，根据需要模拟套管受到地层非均匀围压，把气动液压泵调到设定值，打开气阀，向气动液压泵中注入压缩空气至预设压力值，气动液压泵获得气压后开始对液压推杆加压，液压推杆的活塞杆部分开始运动，带动机械推手向橡胶筒移动，逐渐接近并完全附着与橡胶筒上，使筒体从气动液压泵所在的多个方向稳定而均匀地承受预设压力；步骤5.根据应变贴片上反馈的压力信号，不断调节气动液压泵，直至其施加的外部压力使得套管中应变片反馈的信号显示套管已经失效或破损；步骤6.分别记录下外部施加压力和套管内部所受压力随时间变化的曲线，分析不同的曲线，即可得出套管受到非均匀围压时内部压力与外部施加压力之间随时间变化的关系，并反映出套管失效与外部非均匀围压之间的联系。 8.根据权利要求7所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，实验结束后，橡胶筒与釜体夹层中的水经出水口排出。 9.根据权利要求7所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，步骤4中，由4组加压组件对套管施加的围压，且连心线夹角为90°。 10.根据权利要求7所述的一种液压式模拟套管非均匀围压的实验装置，其特征在于，步骤4中，由8组加压组件对套管施加的围压，且连心线夹角为45°。
所属类别：	发明专利