井眼水化坍塌压力测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种井眼水化坍塌压力测试装置及方法，该井眼水化坍塌压力测试装置包括：外筒体，具有密封内腔；加载机构，设置在密封内腔中，加载机构具有轴压加载件和围压加载件；其中，围压加载件具有能开合设置的两个围压半模，两个围压半模围设在待测岩心的外周，轴压加载件能轴向移动地设置在待测岩心的上端；注液机构，具有密封液池和导液管，密封液池连接在外筒体的顶端，导液管的一端与密封液池相连，其另一端能伸入待测岩心内；监测机构，具有温度传感器和称重计，温度传感器设置在待测岩心内，称重计安装在待测岩心的下端。本发明专利技术能够模拟待测岩心的孔眼内在泡水条件下，该待测岩心内部的坍塌失稳情况，并对其进行实时监测。

Testing device and method for borehole hydration collapse pressure

【技术实现步骤摘要】
井眼水化坍塌压力测试装置及方法
本专利技术涉及石油钻井岩石力学
，尤其涉及井眼水化坍塌压力测试装置及方法。
技术介绍
随着国家作出加强对石油与天然气资源开发力度的指示，各大石油公司必将加大油气勘探开发的力度，通过增加探井及开发井的数量以确保油气资源的发现量及产量满足国家战略需求与人民需要。而不可避免的是，由于勘探、钻井、生产技术及装备能力的限制，以前难以动用的油藏将逐渐被纳入开发目标内。例如我国渤海及南海的部分区块，由于浅层成岩作用差或部分层位裂缝发育且粘土矿物含量高，导致在钻遇这些层位时会出现大段的井眼坍塌失稳事故，引起井下钻具阻卡、固井质量差等，现场通常要花费大量的时间、人力及物力去解决井下复杂情况，致使钻完井作业时效极低，作业成本拉高。为了明确敏感区域的井眼坍塌原因及区域坍塌压力的分布规律，极有必要研制一套可以实时监测井眼内部实际情况的室内实验装置及方法，该装置可以模拟实际的井眼尺寸进行全尺寸室内力学实验，以贴近现场实际作业情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种井眼水化坍塌压力测试装置及方法，能够模拟待测岩心的孔眼内在泡水条件下，该待测岩心内部的坍塌失稳情况，并对其进行实时监测，本专利技术简单高效。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供了一种井眼水化坍塌压力测试装置，包括：外筒体，具有密封内腔；加载机构，设置在所述密封内腔中，所述加载机构具有轴压加载件和围压加载件；其中，所述围压加载件具有能开合设置的两个围压半模，两个所述围压半模围设在待测岩心的外周，所述轴压加载件能轴向移动地设置在所述待测岩心的上端；注液机构，具有密封液池和导液管，所述密封液池连接在所述外筒体的顶端，所述导液管的一端与所述密封液池相连，其另一端能伸入所述待测岩心内；监测机构，具有温度传感器和称重计，所述温度传感器设置在所述待测岩心内，所述称重计安装在所述待测岩心的下端。在本专利技术的实施方式中，所述轴压加载件包括加载本体，所述加载本体具有加载杆及与所述加载杆相连的加载块，所述加载块的下端面连接有轴向隔垫，所述轴向隔垫与所述加载块之间夹设有轴压加热线圈。在本专利技术的实施方式中，所述轴向隔垫内嵌设有第一压力传感器。在本专利技术的实施方式中，所述轴压加载件还包括能驱动所述加载本体沿所述待测岩心的轴向移动的轴压动力部件，所述轴压动力部件包括：支撑座，固定连接在所述外筒体的顶端；传动轴，其一端能转动地穿设在所述支撑座内，其另一端套接有传动齿轮；传动齿条，能轴向移动地设置在所述支撑座上，所述传动齿条能与所述传动齿轮传动连接，所述传动齿条连接在所述加载杆穿出所述外筒体的端部上。在本专利技术的实施方式中，所述导液管设置在所述加载杆与所述加载块内，其穿出所述加载块的一端能伸入所述待测岩心的孔眼内。在本专利技术的实施方式中，所述围压加载件包括传动部件和围压动力部件；其中，所述传动部件包括两个传动杆，所述传动杆的一端连接在所述围压半模的外壁上，所述传动杆的另一端通过传动轴承可转动地连接有丝杠；所述围压动力部件包括蜗杆和传动连接在所述蜗杆上的正旋蜗轮和反旋蜗轮，两个所述传动杆上的两个所述丝杠分别穿设连接在所述正旋蜗轮和所述反旋蜗轮内。在本专利技术的实施方式中，所述外筒体的筒壁上设有径向相对的两个穿孔，两个所述传动杆上分别连接有限位杆，所述限位杆能穿设在所述穿孔中。在本专利技术的实施方式中，两个所述围压半模的内侧均连接有围压隔垫，所述围压隔垫与所述围压半模之间夹设有围压加热线圈。在本专利技术的实施方式中，所述围压隔垫内嵌设有第二压力传感器。在本专利技术的实施方式中，所述监测机构具有承载底座，所述称重计放置在所述承载底座上，所述待测岩心具有孔眼，在所述待测岩心放置在所述承载底座上的状态下，所述称重计位于所述孔眼的下部内。在本专利技术的实施方式中，所述温度传感器连接在所述轴压加载件的下端并伸入所述孔眼的上部内。本专利技术还提供一种采用如上所述的井眼水化坍塌压力测试装置的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：步骤S1：将待测岩心放置在外筒体内，通过加载机构的轴压加载件和围压加载件对所述待测岩心施加轴压及围压；步骤S2：通过注液机构向所述待测岩心内注入流体，设定监测机构的称重计的初始读数，并通过监测机构的温度传感器监测所述待测岩心的温度；步骤S3：当所述称重计的实际读数大于所述初始读数的状态下，判断所述待测岩心内部发生坍塌。本专利技术的井眼水化坍塌压力测试装置及方法的特点及优点是：本专利技术的井眼水化坍塌压力测试装置及方法简单高效，可以通过本专利技术进行大尺寸岩心的单三轴实验、凯塞尔效应实验、水化实验等的真实井况模拟，并对大尺寸岩心内部的井眼在泡水的条件下，实时监测其坍塌失稳情况并进行分析，以进一步明确实验中所用岩心所在区块的井眼发生泡水时的坍塌失稳原因以及井眼坍塌压力的分布规律。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的井眼水化坍塌压力测试装置的结构示意图。图2为本专利技术的轴压加载件的结构示意图。图3为本专利技术的轴压加载件的轴压动力部件的结构示意图。图4为本专利技术的轴压加载件的轴压动力部件的另一视角的结构示意图。图5为本专利技术的围压加载件的结构示意图。图6为本专利技术的围压加载件的围压半模的俯视结构示意图。图7为本专利技术的监测机构的结构示意图。附图标号说明：1、外筒体；11、密封内腔；12、外筒本体；121、上连接法兰；13、下法兰盘；131、外缘；14、顶盖；15、底座；16、螺栓；17、螺栓；18、穿孔；19、限位杆；2、加载机构；21、轴压加载件；211、加载本体；2111、加载杆；2112、加载块；2113、轴向隔垫；2114、轴压加热线圈；2115、第一压力传感器；212、轴压动力部件；2121、支撑座；2122、传动轴；2123、传动齿条；2124、传动齿轮；2125、轴承；2126、齿轮内筒；22、围压加载件；221、围压半模；222、传动部件；2221、传动杆；2222、传动轴承；2223、丝杠；223、围压动力部件；2231、蜗杆；2232、正旋蜗轮；2233、反旋蜗轮；2234、外壳体；2235、蜗轮座；2236、电机；224、围压隔垫；225、围压加热线圈；226、第二压力传感器；3、监测机构；31、温度传感器；32、称重计；33、承载底座；4、待测岩心；41、孔眼；5、综合控制系统；51、数据采集器；52、处理器；6、注液机构；61、密封液池；62、导液管；63、电动阀门；64、导管。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施方式一如图1所示，本专利技术提供了一种井眼水化坍塌压力测试装置，包括外筒体1、加载机构2、注液机构6和监测机构3，其中：外筒体1具有密封内腔11；加载机构2设置在所述密封内腔11中，所述加载机构2具有轴压加载件21和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，包括：外筒体，具有密封内腔；加载机构，设置在所述密封内腔中，所述加载机构具有轴压加载件和围压加载件；其中，所述围压加载件具有能开合设置的两个围压半模，两个所述围压半模围设在待测岩心的外周，所述轴压加载件能轴向移动地设置在所述待测岩心的上端；注液机构，具有密封液池和导液管，所述密封液池连接在所述外筒体的顶端，所述导液管的一端与所述密封液池相连，其另一端能伸入所述待测岩心内；监测机构，具有温度传感器和称重计，所述温度传感器设置在所述待测岩心内，所述称重计安装在所述待测岩心的下端。

【技术特征摘要】
1.一种井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，包括：外筒体，具有密封内腔；加载机构，设置在所述密封内腔中，所述加载机构具有轴压加载件和围压加载件；其中，所述围压加载件具有能开合设置的两个围压半模，两个所述围压半模围设在待测岩心的外周，所述轴压加载件能轴向移动地设置在所述待测岩心的上端；注液机构，具有密封液池和导液管，所述密封液池连接在所述外筒体的顶端，所述导液管的一端与所述密封液池相连，其另一端能伸入所述待测岩心内；监测机构，具有温度传感器和称重计，所述温度传感器设置在所述待测岩心内，所述称重计安装在所述待测岩心的下端。2.如权利要求1所述的井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，所述轴压加载件包括加载本体，所述加载本体具有加载杆及与所述加载杆相连的加载块，所述加载块的下端面连接有轴向隔垫，所述轴向隔垫与所述加载块之间夹设有轴压加热线圈。3.如权利要求2所述的井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，所述轴向隔垫内嵌设有第一压力传感器。4.如权利要求2或3所述的井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，所述轴压加载件还包括能驱动所述加载本体沿所述待测岩心的轴向移动的轴压动力部件，所述轴压动力部件包括：支撑座，固定连接在所述外筒体的顶端；传动轴，其一端能转动地穿设在所述支撑座内，其另一端套接有传动齿轮；传动齿条，能轴向移动地设置在所述支撑座上，所述传动齿条能与所述传动齿轮传动连接，所述传动齿条连接在所述加载杆穿出所述外筒体的端部上。5.如权利要求2所述的井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，所述导液管设置在所述加载杆与所述加载块内，其穿出所述加载块的一端能伸入所述待测岩心的孔眼内。6.如权利要求1所述的井眼水化坍塌压力测试装置，其特征在于，所述围压加载件包括传动部件和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，施山山，黄熠，顾纯巍，陈浩东，殷启帅，李振坤，张祯祥，李舒展，张灿，李文龙，邓贺，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11