一种套管非均匀外挤模拟试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种套管非均匀外挤模拟试验装置，包括试验套管、非均匀夹具及径向荷载系统；非均匀夹具设置在试验套管上，非均匀夹具包括上非均匀夹具和下非均匀夹具，上非均匀夹具和下非均匀夹具分别夹持在试验套管上端和下端；上非均匀夹具的上端面为平面，下端面与试验套管相配合；下非均匀夹具的下端面为平面，上端面与试验套管相配合；上非均匀夹具与下非均匀夹具之间的间隔设置；径向荷载系统用于对非均匀夹具施加均匀荷载；本实用新型专利技术借助非均匀夹具采用径向荷载系统实现了套管柱外挤载荷非均匀施加，填补了试验模拟方法的空白。

A simulation test device for casing non-uniform extrusion

The utility model discloses a casing non-uniform extrusion simulation test device, which includes a test casing, a non-uniform fixture and a radial load system; the non-uniform fixture is arranged on the test casing, the non-uniform fixture includes a upper non-uniform fixture and a lower non-uniform fixture, the upper non-uniform fixture and the lower non-uniform fixture are respectively clamped on the upper end and the lower end of the test casing; the upper end of the upper non-uniform fixture The surface is a plane, and the lower end surface is matched with the test casing; the lower end surface of the lower non-uniform fixture is a plane, and the upper end surface is matched with the test casing; the spacing between the upper non-uniform fixture and the lower non-uniform fixture is set; the radial load system is used to apply the uniform load to the non-uniform fixture; the utility model realizes the non-uniform squeeze load of the casing string by means of the non-uniform fixture and the radial load system Uniform application fills up the blank of simulation method.

【技术实现步骤摘要】
一种套管非均匀外挤模拟试验装置
本技术属于套管外压加载试验
，具体涉及一种套管非均匀外挤模拟试验装置。
技术介绍
页岩层理裂隙发育，地层非均质性强，页岩气水平井压裂工艺采用套管压裂，套管复杂压裂工艺致使套管服役载荷环境复杂多变，显著特点表现为：压裂工艺高参数、外挤载荷非均匀性、剪切特性、弯曲特性和温度改变急剧。目前，针对套管在非均匀外挤、温度载荷、内压载荷、轴向载荷和弯曲载荷工况下复合加载实物评价装置尚未见报道；现有技术中，套管柱实物模拟试验装置可实现均匀外挤载荷、温度载荷和弯曲载荷复合加载研究，但无法实现套管柱外挤载荷非均匀性的加载。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本技术提供一种页岩气井套管柱非均匀外挤模拟试验装置，以实现套管柱外挤载荷非均匀性的加载。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种套管非均匀外挤模拟试验装置，包括试验套管、非均匀夹具、径向荷载系统和套管式样装样及固定装置；套管式样装样及固定装置与试验套管的一端连接，试验套管通过套管式样装样固定装置安装在试验架上；非均匀夹具设置在试验套管上，非均匀夹具包括上非均匀夹具和下非均匀夹具，上非均匀夹具夹持在试验套管的上端，下非均匀夹具夹持在试验套管的下端；上非均匀夹具的上端面为平面，下端面与试验套管相配合；下非均匀夹具的下端面为平面，上端面与试验套管相配合；上非均匀夹具与下非均匀夹具之间的间隔设置；径向荷载系统用于对上非均匀夹具和下非均匀夹具施加均匀荷载。进一步的，还包括铅垫片，铅垫片设置在非均匀夹具与试验套管之间。进一步的，还包括轴向荷载系统，轴向荷载系统与试验套管的另一端连接，轴向荷载系统用于对试验套管提供沿轴向的拉伸或挤压荷载。进一步的，还包括弯曲荷载系统，弯曲荷载系统设置在非均匀夹具上，用于对试验套管提供弯曲荷载。进一步的，还包括内压油源系统，内压油源系统设置在试验套管上，内压油源系统用于提供试验套管的内压，试验套管与的两端分别设置机械封堵装置。进一步的，还包括温度箱，温度箱设置在试验套管外侧，温度箱用于对试验套管提供温度荷载；温度箱包括第一温度箱和第二温度箱，第一温度箱和第二温度箱分别对称设置在非均匀夹具的两侧。进一步的，还包括监测系统，监测系统包括应变片和数据采集分析系统；应变片设置在非均匀夹具与试验套管的接触面的一端，应变片与数据采集分析系统连接；数据采集分析系统用于通过应变片实时获取套管应变片监测点处监测信息。进一步的，试验套管的长度为6m。进一步的，内压油源系统的额定压力200MPa。进一步的，温度箱最高温度1000℃。与现有技术相比，本技术具有的有益效果为：本技术一种套管非均匀外挤模拟试验装置，借助非均匀夹具采用机械加载的方式实现了套管柱外挤载荷非均匀施加，填补了试验模拟方法的空白；进一步的，非均匀夹具与套管柱之间添加有铅垫片，能够避免局部应力集中对套管柱变形的影响；进一步的，通过模拟套管柱在非均匀外挤载荷工况下的变形失效过程，通过采用设置应变片及数据采集系统，量化套管在不同非均匀外挤荷载工况下套管柱的承载能力。进一步的，具有弯曲载荷、内压载荷、温度载荷和非均匀外挤复合加载工况套管柱变形模拟，能较好的贴近现场工况，可以较真实的模拟页岩气井复杂压裂套管柱服役环境。本技术一种页岩气井套管柱非均匀外挤模拟试验装置，可模拟页岩气井复杂压裂过程套管柱承受非均匀外挤载荷工况服役状态，填补了现有套管柱无法进行非均匀外挤试验模拟的空白，可用于页岩气井复杂压裂套管柱设计和选用研究。附图说明图1是本技术所述的一种页岩气井套管柱非均匀外挤模拟试验装置整体结构示意图；图2是本技术中的非均匀夹具形状示意图；图3是本技术中的应变片安装位置示意图；图中：1试验套管，2非均匀夹具，3内压油源系统，4套管试样装样及固定装置，5铅垫片，6轴向荷载系统，7弯曲荷载系统，8温度箱，9监测系统；21上非均匀夹具，22下非均匀夹具，81第一温度箱，82第二温度箱，91应变片，911第一应变片，912第二应变片，913第三应变片，914第四应变片，92数据采集分析系统。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。参考附图1-3所示，本技术一种页岩气井非均匀外挤模拟试验装置，包括试验套管1、非均匀夹具2、径向荷载系统、套管式样装样及固定装置4、铅垫块5、轴向荷载系统6、弯曲荷载系统7、温度箱8、监测系统9及内压油源系统3；套管式样装样及固定装置4与试验套管1的一端连接，试验套管1通过套管式样装样固定装置4安装在试验架上；轴向荷载系统6与试验套管1的另一端连接，轴向荷载系统6用于对试验套管1提供沿轴向的拉伸或挤压荷载；非均匀夹具2设置在试验套管1上，非均匀夹具2包括上非均匀夹具21和下非均匀夹具22，上非均匀夹具21夹持在试验套管1上端，下非均匀夹具22夹持在试验套管1的下端；上非均匀夹具21的上端面为平面，下端面与试验套管1相配合；下非均匀夹具21的下端面为平面，上端面与试验套管1相配合；上非均匀夹具21与下非均匀夹具22之间间隔设置，以实现径向荷载的加载；径向荷载系统分别与上非均匀夹具21和下非均匀夹具22连接，径向荷载系统用于对上非均匀夹具21和下非均匀夹具22施加均匀荷载，通过上非均匀夹具21和下非均匀夹具22实现对试验套管1的非均匀外挤荷载的模拟试验。非均匀夹具2与试验套管1之间还设置有铅垫片5，有效避免局部应力集中对试验套管1变形的影响；弯曲荷载系统7设置在非均匀夹具2上，用于对试验套管提供弯曲荷载，利用弯曲荷载系统7通过非均匀夹具2将弯曲荷载施加到试验套管1的中间部位；温度箱8设置在试验套管1外侧，温度箱8用于对试验套管1提供温度荷载，实现模拟套管在井下工作中承受的温度荷载；温度箱8包括第一温度箱81和第二温度箱82，第一温度箱81和第二温度箱82分别对称设置在非均匀夹具2的两侧；第一温度箱81和第二温度箱82内均设置有温度计，温度计与监测系统9连接，用于检测试验套管实时温度，并将实时温度传输至监测系统9。监测系统9用于实时监测获取试验套管1在施加荷载后的温度、压力、弯曲度和变形情况，监测系统9分别轴向荷载系统6、径向荷载系统及弯曲荷载系统7连接；应变片91用于监测试验套管1的应变，试验中试验套管1的温度、压力、弯曲度均通过对应系统将结果值反馈给监测系统9，便于量化调整；监测系统9包括应变片91和数据采集分析系统92；应变片91设置在非均匀夹具2与试验套管1的接触面的一端，应变片91与数据采集分析系统92连接；应变片91包括第一应变片911、第二应变片912、第三应变片913及第四应变片914；第一应变片911、第二应变片912、第三应变片913及第四应变片914分布紧贴对称设置在非均匀夹具2与试验套管1交汇位置处，试验套管1的横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管非均匀外挤模拟试验装置，其特征在于，包括试验套管(1)、非均匀夹具(2)、径向荷载系统和套管式样装样及固定装置(4)；套管式样装样及固定装置(4)与试验套管(1)的一端连接，试验套管(1)通过套管式样装样固定装置(4)安装在试验架上；非均匀夹具(2)设置在试验套管(1)上，非均匀夹具(2)包括上非均匀夹具(21)和下非均匀夹具(22)，上非均匀夹具(21)夹持在试验套管(1)的上端，下非均匀夹具(22)夹持在试验套管(1)的下端；上非均匀夹具(21)的上端面为平面，下端面与试验套管(1)相配合；下非均匀夹具(22)的下端面为平面，上端面与试验套管(1)相配合；上非均匀夹具(21)与下非均匀夹具(22)之间的间隔设置；径向荷载系统用于对上非均匀夹具(21)和下非均匀夹具(22)施加均匀荷载。/n

【技术特征摘要】
1.一种套管非均匀外挤模拟试验装置，其特征在于，包括试验套管(1)、非均匀夹具(2)、径向荷载系统和套管式样装样及固定装置(4)；套管式样装样及固定装置(4)与试验套管(1)的一端连接，试验套管(1)通过套管式样装样固定装置(4)安装在试验架上；非均匀夹具(2)设置在试验套管(1)上，非均匀夹具(2)包括上非均匀夹具(21)和下非均匀夹具(22)，上非均匀夹具(21)夹持在试验套管(1)的上端，下非均匀夹具(22)夹持在试验套管(1)的下端；上非均匀夹具(21)的上端面为平面，下端面与试验套管(1)相配合；下非均匀夹具(22)的下端面为平面，上端面与试验套管(1)相配合；上非均匀夹具(21)与下非均匀夹具(22)之间的间隔设置；径向荷载系统用于对上非均匀夹具(21)和下非均匀夹具(22)施加均匀荷载。


2.根据权利要求1所述的一种套管非均匀外挤模拟试验装置，其特征在于，还包括铅垫片(5)，铅垫片(5)设置在非均匀夹具(2)与试验套管(1)之间。


3.根据权利要求1所述的一种套管非均匀外挤模拟试验装置，其特征在于，还包括轴向荷载系统(6)，轴向荷载系统(6)与试验套管(1)的另一端连接，轴向荷载系统(6)用于对试验套管(1)提供沿轴向的拉伸或挤压荷载。


4.根据权利要求1所述的一种套管非均匀外挤模拟试验装置，其特征在于，还包括弯曲荷载系统(7)，弯曲荷载系统(7)设置在非均匀夹具(2)上，用于对试验套管(1)提供弯曲荷载。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚谕，韩礼红，王建军，王航，路彩虹，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11