一种井下套管形变模拟装置制造方法及图纸

本申请提供一种井下套管形变模拟装置。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。

【技术实现步骤摘要】
一种井下套管形变模拟装置
本申请属于油气田钻井
，尤其涉及一种井下套管形变模拟装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本申请目的在于提供一种井下套管形变模拟装置，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。本申请提供的井下套管形变模拟装置，通过将页岩样品设置在压力仓内，并在页岩样品中设置套管，通过压力在加载设备向页岩样品施加压力，模拟套管、页岩样品等在实际环境中的状态。利用注水设备向压力仓内注水，模拟页岩样品吸水后膨胀，挤压套管，使得套管发上形变的过程。通过设置在套管上的应变检测设备，实时检测套管的形变过程。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。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请提供的井下套管形变模拟装置一个实施例的结构示意图；图2是本申请又一个实施例中井下套管形变模拟装置的结构示意图；图3是本申请一个实施例中压力仓的俯视图的剖面示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。油气的开采过程中可以通过钻井将地下储层内的油气从井筒内开采出来，钻井过程中，需要将套管等油气井的设备下入到已经钻好的井筒内，套管的四周被页岩包围。在油气的勘探、开采过程中，可能需要注水压裂，以提高储层的渗透率，提高油气的开采效率以及产出率等。在压裂的过程中，套管四周的页岩会吸水膨胀挤压套管，使套管发生形变。随着压裂压力的增高，套管的形变越来越严重，可能会导致油气井无法正常开采。本申请实施例提供了一种井下套管形变模拟装置，利用该装置模拟高压环境下，页岩吸水膨胀，并对套管进行挤压，套管变形的过程。利用应变检测设备对套管形变进行检测，以实时监测套管形变的情况，为井下套管形变的研究提供理论基础。具体地，图1是本申请提供的井下套管形变模拟装置一个实施例的结构示意图，本申请提供的井下套管形变模拟装置包括：压力仓15，所述压力仓15内设置有带有套管孔的页岩样品9，所述套管孔内设置有套管10，所述套管10的内壁处设置有应变检测设备11；所述压力仓15的内表面设置有压力加载设备6，所述压力加载设备6用于向所述页岩样品9施加压力；所述压力仓15中设置有注水口，所述注水口连接有注水设备16。如图1所示，可以设置一个密闭的压力仓15，在压力仓15内设置页岩样品9，在页岩样品9中钻一个套管孔，套管孔可以模拟油气实际开采的过程中的井筒。套管孔的大小、深度以及在页岩样品9中的位置等，可以根据实际需要进行设置，本申请实施例不作具体限定。在套管孔内放置套管10，套管10四周被页岩样品包围，模拟油气开采过程中，套管10所处的环境。本申请一个实施例中，还可以在套管孔和套管10之间注入水泥浆，可以在水泥浆凝固后，使用密封胶将套管10和套管孔之间密封，模拟油气开采过程中井筒套管10固井的过程。套管10的材质可以选择与油气实际开采中使用的套管相同的材质，以准确的模拟套管形变的过程。压力仓15、套管10等，可以准确的模拟油气开采过程中套管等实际的工作环境，使得套管形变检测结果更加准确。在套管10的内壁处可以设置应变检测设备11，例如：应变传感器、应变片等能够检测套管10形变的设备。通过在套管10的内壁处设置应变检测设备，可以实时检测套管10的形变量。应变检测设备11可以均匀的设置在套管10的内壁处，以检测套管10各个部位受到应力而产生的形变。本申请一个实施例中，应变检测设备11可以包括应变片，应变片可以包括敏感栅等构成用于测量应变的元件。应变片可以包括电阻应变片，如箔式电阻应变片。电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。可以通过应变片的电阻变化，确定出套管10的形变量。图2是本申请又一个实施例中井下套管形变模拟装置的结构示意图，如图2所示，本申请一个实施例中，应变片11(即应变检测设备11)可以连接应变仪13，通过应变仪13保存应变片11产生的应变量。例如：可以利用应变仪13测得应变片11的电阻变化大小，将应变片11的电阻变化转换为测点的应变量。应变片11的应变量可以反映套管10的应变量，应变片在套管10内壁的具体位置可以根据实际需要设置，可以根据需要选择多个应变片设置在套管10的内壁，以更好的检测套管10的整体形变量。可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下套管形变模拟装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种井下套管形变模拟装置，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的一种井下套管形变模拟装置，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的一种井下套管形变模拟装置，其特征在于，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。4.如权利要求2所述的一种井下套管形变模拟装置，其特征在于，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。5.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，杜卫强，韩飞，乔磊，朱英杰，梁国红，邵强，杨斯媛，卢静，张晔，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11