The invention discloses an experimental device and an experimental method for testing the vibration of completion string of high gas well. The device comprises an air compressor (1), a buffer tank (2), a pressure regulating valve (3), a pressure gauge (4), a pipe string (5), a packer (6), a fixing device (7), a camera (8), a computer (9), a strain gauge (10), a tail tube model (11), a cable (12), a screw clamp (13). The air flow generated by the air compressor (1) is regulated by the pressure regulating valve (3) of the buffer tank (2) and then passes through the pipe string (5) to adjust the flow rate to simulate the same deformation effect in the state of high gas production. The strain gauge (10) is installed on the pipe string (5) to collect the micro-strain of the pipe string (5), and the high-speed camera (8) is cooperated to measure the pipe string by modal analysis. The vibration frequency and deformation. The invention has the advantages of simple device, reducing the working state of the string in a high production gas well, accurately measuring the vibration frequency and deformation degree of the string at different flow rates.
【技术实现步骤摘要】
一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法
本专利技术涉及流体力学和气井安全监测领域,是一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法。
技术介绍
高产油气井完井管柱是高速气体流通的通道,由于储层供给,流量及压力变化,高产气井气流激励,频繁的开关井作业,在动载荷作用下,管柱发生剧烈振动,严重时甚至会发生油井损坏,油气井安全事故。因此管柱的振动问题是极其重要的研究内容。为了解动载荷作用下,完井管柱的力学性能,能否承受完井作业载荷强度,是否会产生疲劳损坏,本专利技术对管柱进行模拟实验。
技术实现思路
一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:包括空气压缩机(1),缓冲罐(2),调压阀(3),压力表(4),管柱(5),封隔器(6),固定装置(7),摄像机(8),电脑(9),应变片(10),尾管模型(11),电缆(12),旋紧夹持器(13)。它包括由摄像机(8),电脑(9),应变片(10),电缆(12)组成的数据采集分析处理系统,由空气压缩机(1),缓冲罐(2),调压阀(3)组成的气流产生装置,由固定装置(7),封隔器(6),尾管模型(11),旋紧夹持器(13)组成的固定整体的结构,由压力表(4),管柱(5)组成的流通结构。气流产生装置产生固定流速值的气流后,流向压力表(4),管柱(5)组成的流通结构,在管柱(5)两端的压力表(4)可以实时观测到管柱(5)内气压变化,在动载荷作用下,管柱(5)的振动引起应变片(10)产生不同的电流反馈,和摄像机(8)采集到的数据可以通过模态分析法,得到管柱(5)在气流通过时,各个点的振动频率、位移、振幅等。 ...
【技术保护点】
1.一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:包括空气压缩机(1),缓冲罐(2),调压阀(3),压力表(4),管柱(5),封隔器(6),固定装置(7),摄像机(8),电脑(9),应变片(10),尾管模型(11),电缆(12),旋紧夹持器(13),所述空气压缩机(1)产生高压气流,经缓冲罐(2)和调压阀(3)调节气流速度,输出固定流速值的气体,管柱(5)外壁安装四层应变片(10),均匀螺旋分布在管柱(5)上,将采集到的管柱(5)的微应变,和高速摄相机(8)采集的数据配合进而模态分析,测出管柱(5)上各个点的振动频率、位移、振幅等。
【技术特征摘要】
1.一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:包括空气压缩机(1),缓冲罐(2),调压阀(3),压力表(4),管柱(5),封隔器(6),固定装置(7),摄像机(8),电脑(9),应变片(10),尾管模型(11),电缆(12),旋紧夹持器(13),所述空气压缩机(1)产生高压气流,经缓冲罐(2)和调压阀(3)调节气流速度,输出固定流速值的气体,管柱(5)外壁安装四层应变片(10),均匀螺旋分布在管柱(5)上,将采集到的管柱(5)的微应变,和高速摄相机(8)采集的数据配合进而模态分析,测出管柱(5)上各个点的振动频率、位移、振幅等。2.根据权利要求1所述一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:所述空压机(1)经过计算实验过程中气体在管内的流速达某个值时,可以产生与高产气井现场近乎一致的变形效果,因此,实验管内设计流速根据空压机(1)的工作能力,选择一定流速范围,以流速间隔2m/s设计气体流速,得到多组不同的流速。3.根据权利要求1所述一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:所述管柱(5)外壁安装应变片(10)采集管柱(5)的微应变。4.根据权利要求1所述一种用于实验室模拟测试高产气井完井管柱振动的实验装置,其特征在于:所述应变片(10)在管柱上分为四层,每层四个,相邻两层错位22.5度,使之均匀螺旋分布在整个管柱上。5.根据权利要求1所述一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:所述电脑(9)将高速摄相机(8)和应变片(10)采集的数据进行模态分析测出管柱(5)的各个点的振动频率、位移、振幅等。6.根据权利要求1所述一种测试高产气井完井管柱振动的实验装置和实验方法,其特征在于:所述封隔器(6)采用抗冲击效果好的特种橡胶材料,呈内壁外壁都带有螺纹的环状结构,管柱(5)和尾管模型(11)在相应位置也有配套螺纹,以固定管柱(5)和尾管模型(11)。7.根据权利要求1~6所述一种用于实验室模拟测试高产气井完井管柱振动...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡明杰,毛良杰,张洪,王国荣,刘清友,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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