井眼坍塌压力测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了井眼坍塌压力测试装置，包括压力釜；导流堵头；轴向推力机构；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构用于对所述弹性桶内的温度进行控制；红外测量机构，所述红外测量机构包括设置在所述第一透光部下侧的第一探头和设置在所述第二透光部上侧并与所述第一探头沿纵向对应的第二探头，所述第一探头和所述第二探头能沿水平方向同步运动；倾角控制装置。该技术可监测井眼周围岩石单轴加载试验、岩石三轴力学试验、岩石蠕变力学试验、岩石温变应力加载试验等试验中的力学和位移信息。

Test device for borehole collapse pressure

The invention discloses a borehole collapse pressure testing device, including a pressure vessel, a diversion plug, an axial thrust mechanism, a displacement control mechanism, the displacement control mechanism can move along the radial direction relative to the rigid bucket, one end of the displacement control mechanism is located in the pressure chamber, and the other end of the displacement control mechanism is set at the other end of the displacement control mechanism. The temperature control mechanism is used to control the temperature in the elastic bucket; the infrared measuring mechanism includes a first probe set at the lower side of the first light transmission part and the upper side of the second light transmissive part and corresponding to the first probe longitudinally. The second probe, the first probe and the second probe can synchronously move along the horizontal direction; the inclination control device. This technique can be used to monitor the mechanics and displacement information of rock uniaxial loading test, rock three axis mechanical test, rock creep mechanics test, rock temperature variable stress loading test and so on.

【技术实现步骤摘要】
井眼坍塌压力测试装置
本专利技术涉及岩石力学实验领域，尤其涉及一种井眼坍塌压力测试装置。
技术介绍
随着油气开发的深入，钻井垂直深度已接近万米，不同井型裸眼井段长度不断增加，深层岩石的温度环境发生显著增加，在高温井钻井过程中深层井壁岩石温度甚至可达350℃以上，岩石温度的变化导致岩石的结构和力学特性会发生变化，因此准确了解温度变化对岩石力学特性和损伤破环机理的影响规律，判别和预测井壁强度，特别是高温状态下井壁稳定性对安全钻井工程具有重要的现实意义。坍塌压力测量的方法较多，如室内测定、利用差分法计算、有限元预测等，但大多不是用于油田深部地层，尤其对于深层埋深高温地层目前还没有一种完善且连续的测试方法，主要原因如下：1、对于浅部低温地层，采用传统的机械测试方式能够满足岩石的物性参数的测定，且方法成熟，数据获取直接通常采用单轴、三轴等机械测试方法；2、随着高温高压井的开发，高温度、高压力共同作用对岩石物性参数的影响加剧，单一的温度或围压环境模拟已经不能精确模拟所需环境；3、将温度、围压同光学测试集成形成一套完整的测试系统，在压力腔、光学探头等环节都需要较高的集成度。因此，因此研究一套经济简捷的室内测量方法及装置是解决深层高温井钻井井壁稳定力学研究的当务之急。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种井眼坍塌压力测试装置，该结构简单直观，操作简便，可以实现温变状态下不同井型井眼力学实验过程中光学信号的同步采集，并实现信号的识别处理和蠕变位移的跟踪测试，进而得到井眼岩石温度对坍塌压力的具体位移信息。本专利技术的具体技术方案是：一种井眼坍塌压力测试装置，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内的下部，以供岩石容置，所述导流堵头具有第一透光部；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的上侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道，所述导流机构具有第二透光部；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构用于对所述弹性桶内的温度进行控制；红外测量机构，所述红外测量机构包括设置在所述第一透光部下侧的第一探头和设置在所述第二透光部上侧并与所述第一探头沿纵向对应的第二探头，所述第一探头和所述第二探头能沿水平方向同步运动；倾角控制装置，所述倾角控制装置能使所述压力釜转动，以使所述压力釜相对水平面呈夹角。优选地，所述压力釜包括上盖，所述轴向推力机构包括轴向加载装置、能与所述轴向加载装置传动连接并穿设在所述上盖上的推力杆，所述推力杆位于所述压力釜内的一端固定设置有与所述上盖密封的密封盖板，所述导流机构包括能与所述弹性桶配合并具有渗流通道的渗流堵头、设置在所述渗流堵头上的渗流接头，所述渗流接头的导流槽与所述渗流堵头的渗流通道连通，所述渗流通道与弹性桶内腔连通，所述导流槽与压力腔连通。优选地，所述渗流堵头在其背离岩石的一侧设置有保护罩，所述保护罩罩设在所述第一探头或第二探头外。优选地，所述压力腔具有底壁，所述底壁上设置有与所述压力腔连通的导液塞，所述导流管穿设在所述底壁上。优选地，所述温度控制机构包括自所述导流堵头向上延伸的加热器。优选地，所述导流堵头与所述底壁之间具有密封腔室，所述第一探头或第二探头设置在所述密封腔室内。优选地，所述渗流接口在其朝向岩石的一侧设置有多个沿圆周方向排布的导流槽，各个所述导流槽与渗流通道连通。优选地，包括控制单元，所述控制单元用于对轴向推力机构、位移控制机构、温度控制机构、红外测量机构进行控制。优选地，所述第二透光部沿径向位于所述渗流堵头和所述渗流接头之间。本专利技术的优点：弥补现有岩石力学特性测试装置无法测量岩石变温对强度影响的不足，填补井眼坍塌压力测试的空白，创新研发一种测试岩石在不同温度变化下的坍塌压力测试装置，测试温度对高压岩石强度的影响，特别是对井眼周围岩石坍塌压力的影响，进而预测和评价井下井壁强度，为油气深井、超深井和高温井的井壁稳定预测提供指导依据。该技术可监测井眼周围岩石单轴加载试验、岩石三轴力学试验、岩石蠕变力学试验、岩石温变应力加载试验等试验中的力学和位移信息。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1为根据本专利技术实施例的井眼坍塌压力测试装置的结构示意图。图2为轴向推力机构的仰视图；图3为图2的截面示意图；图4为压力釜的俯视图；图5为图4的剖视图；图6为导向机构一部分的结构示意图。图7为导向机构另一部分的结构示意图。图8为岩石受力测试示意图。以上附图的附图标记：1-压力釜；2-轴向推力机构；3-红外测量机构；4-导向机构；401-支座；402-导轨；403-探头夹持机构；404-电机；405-齿轮传动机构；5-倾角控制机构；51-法兰连接座；52-控制台底座；53-支撑杆；54-液压驱动装置；55-丝杠；56-液压控制箱；6-温度控制机构；7-控制单元；201-轴向加载装置；202-密封装置；203-上盖；204-渗流堵头；205-第二透光部；206-渗流接口；207-密封盖板；208-渗流通道；209-保护罩；301-第二探头；303-接口；101-压力腔；102-测试腔；103-位移控制机构；104-导流堵头；105-第一透光部；106-第一探头；107-导液塞；108-刚性桶；109-弹性桶；110-加热器。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。参照图1、图2、图3、图4、图5、图6以及图7所示，本申请实施例中的井眼坍塌压力测试装置包括：压力釜1，所述压力釜1包括压力腔101以及测试腔102，所述测试腔102包括位于所述压力腔101内的刚性桶108以及位于所述刚性桶108内并能沿径向发生形变的弹性桶109；导流堵头104，所述导流堵头104设置在所述弹性桶109内的下部，以供岩石容置，所述导流堵头104具有第一透光部105；轴向推力机构2，所述轴向推力机构2相对所述导流堵头104位于岩石的上侧，所述轴向推力机构2能相对所述压力釜1运动，所述轴向推力机构2位于压力釜1内的一端设置有能与所述压力腔101和所述测试腔102接合的导流机构，所述导流机构包括能在所述渗流堵头204与所述压力腔101和所述测试腔102接合时将所述压力腔1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井眼坍塌压力测试装置，其特征在于，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内的下部，以供岩石容置，所述导流堵头具有第一透光部；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的上侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道，所述导流机构具有第二透光部；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构用于对所述弹性桶内的温度进行控制；红外测量机构，所述红外测量机构包括设置在所述第一透光部下侧的第一探头和设置在所述第二透光部上侧并与所述第一探头沿纵向对应的第二探头，所述第一探头和所述第二探头能沿水平方向同步运动；倾角控制装置，所述倾角控制装置能使所述压力釜转动，以使所述压力釜相对水平面呈夹角。...

【技术特征摘要】
1.一种井眼坍塌压力测试装置，其特征在于，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内的下部，以供岩石容置，所述导流堵头具有第一透光部；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的上侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道，所述导流机构具有第二透光部；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构用于对所述弹性桶内的温度进行控制；红外测量机构，所述红外测量机构包括设置在所述第一透光部下侧的第一探头和设置在所述第二透光部上侧并与所述第一探头沿纵向对应的第二探头，所述第一探头和所述第二探头能沿水平方向同步运动；倾角控制装置，所述倾角控制装置能使所述压力釜转动，以使所述压力釜相对水平面呈夹角。2.根据权利要求1所述的井眼坍塌压力测试装置，其特征在于，所述压力釜包括上盖，所述轴向推力机构包括轴向加载装置、能与所述轴向加载装置传动连接并穿设在所述上盖上的推力杆，所述推力杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，宋宇，李磊，侯泽宁，陈孝亮，张百灵，王俊翔，杨育铭，张灿，张天伟，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11