套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置制造方法及图纸

一种套管外环空采集器挤压力‑流量关系曲线的地面标定装置，它包括大直径圆管段、挤压锥阀采集器、细导管、顶杆手柄、螺杆顶杆、等效外弹簧，挤压锥阀采集器通过弧形支承座安装于大直径圆管段中，挤压锥阀采集器由锥阀座、锥阀芯、锥芯弹簧、采集器内腔构成，大直径圆管段具有顶杆孔，顶杆孔与锥阀芯同轴线设置，顶杆孔处设置筒形支承座，筒形支承座具有内螺纹，螺杆顶杆与筒形支承座螺纹连接，螺杆顶杆的一端指向锥阀芯，等效外弹簧设置于顶杆手柄与螺杆顶杆之间并环绕在母顶杆外，等效外弹簧设置外置弹性压力计。本实用新型专利技术采用水压环境模拟等效原则，把复杂的套外环空环境改变成简单的大直径圆管内水环境，方便于采集器的水中测试。

Ground calibration device of squeeze pressure flow relation curve of outer casing annulus collector

【技术实现步骤摘要】
套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置
本技术涉及采油领域中井下套外环空监测技术，具体涉及套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置。
技术介绍
为了在线监测套外环空高压渗水压力、流量变化及推测地层移位对套管的挤压力，需要具有应力-应变功能的水参数采集器。通过地面测得水参数(压力、流量、水样)的变化可以推测采集器水通道的应变及所受挤压应力。但在水参数采集器出厂前必须对该类型产品的特征参数(挤压力-孔道应变-通过的流量)之间的曲线变化规律进行标定测试。因此，设计出水参数采集器应变性能参数的地面简易测试平台及测定方法十分重要。
技术实现思路
本技术的目的是提供套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置，这种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线地面标定装置用于研究与在线监测套损井的变化规律。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置包括大直径圆管段、挤压锥阀采集器、细导管、顶杆手柄、螺杆顶杆、等效外弹簧，挤压锥阀采集器通过弧形支承座安装于大直径圆管段中，挤压锥阀采集器由锥阀座、锥阀芯、锥芯弹簧、采集器内腔构成，弧形支承座扣置于大直径圆管段内壁，采集器内腔为弧形的，采集器内腔底与弧形支承座相配合并固定于弧形支承座上，采集器内腔顶部具有开口，开口处设置锥阀座，锥阀座具有环形进水通道，锥芯弹簧一端固定于采集器内腔底上，锥芯弹簧另一端连接锥阀芯，锥阀芯与环形进水通道相配合，细导管一端位于采集器内腔中，细导管的直径与采集器内腔厚度相当，细导管另一端伸出大直径圆管段；大直径圆管段具有顶杆孔，顶杆孔与锥阀芯同轴线设置，顶杆孔处设置筒形支承座，筒形支承座具有内螺纹，螺杆顶杆与筒形支承座螺纹连接，螺杆顶杆的一端指向锥阀芯，螺杆顶杆另一端通过母顶杆连接顶杆手柄，等效外弹簧设置于顶杆手柄与螺杆顶杆之间并环绕在母顶杆外，等效外弹簧设置外置弹性压力计；弧形支承座对应的大直径圆管段处设置高压渗入水通道，高压渗入水通道上设置水压表，细导管伸出大直径圆管段的一端安装流量表。本技术具有以下有益效果：1、本技术建立了在深井套外确定采集器所受挤压力与对应过水流量之间的函数(曲线)关系。2、本技术首次在地面设计建造套外采集器挤压力-流量关系的地面标定测试平台。3、本技术用弹性锥阀芯及锥形阀座结构确定了所受外挤压力F与过水流量间的函数关系，从而实现了通过细导管地面流量的变化就能推测出井下地层溶胀移动对采集器及套管的挤压力。4、本技术采用水压环境模拟等效原则，把复杂的套外环空环境改变成简单的大直径圆管内水环境，方便于采集器的水中测试。5、本技术采用配对弹簧等效弹力原则，通过测试大直径水管外同一根顶杆上配对弹簧的弹性力代表了管内部水环境中的弹性力，也代表了地层移动的挤压力。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是锥阀的位移与环形进水通道缩减宽度关系图；图3是挤压力F与通道流量Q的标准关系曲线；图4是采集器的挤压阀及细流导管安装在深井套外环空内的示意图；图5是挤压锥阀采集器受压示意图。图中：1大直径圆管段；2细导管；3顶杆手柄；4螺杆顶杆；5等效外弹簧；6锥阀座；7锥阀芯；8锥芯弹簧；9采集器内腔；10弧形支承座；11筒形支承座；12母顶杆；13外置弹性压力计；14高压渗入水通道；15水压表；16环形进水通道；17套管；18挤压锥阀。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的说明：结合图1-图5所示，这种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置包括大直径圆管段1、挤压锥阀采集器、细导管2、顶杆手柄3、螺杆顶杆4、等效外弹簧5，挤压锥阀采集器通过弧形支承座10安装于大直径圆管段1内，挤压锥阀采集器由锥阀座6、锥阀芯7、锥芯弹簧8、采集器内腔9构成，弧形支承座10扣置于大直径圆管段1内壁，采集器内腔9为弧形，采集器内腔9底与弧形支承座10相配合并固定于弧形支承座10上，采集器内腔9顶部具有开口，开口处设置锥阀座6，锥阀座6具有环形进水通道16，锥芯弹簧8一端固定于采集器内腔9底上，锥芯弹簧8另一端连接锥阀芯7，锥阀芯7与环形进水通道16相配合，细导管2一端位于采集器内腔9中，细导管2的直径与采集器内腔9厚度相当，细导管2另一端伸出大直径圆管段1；大直径圆管段1具有顶杆孔，顶杆孔与锥阀芯7同轴线设置，顶杆孔处设置筒形支承座11，筒形支承座11具有内螺纹，螺杆顶杆4与筒形支承座内螺纹连接，螺杆顶杆4的一端指向锥阀芯7，螺杆顶杆4另一端连接手柄，等效外弹簧5设置于顶杆手柄3与螺杆顶杆4之间并环绕在母顶杆12外，等效外弹簧5设置外置弹性压力计13；弧形支承座10对应的大直径圆管段处设置高压渗入水通道14，高压渗入水通道14上设置水压表15，细导管2伸出大直径圆管段的一端安装流量表。一、挤压锥阀采集器的功能：锥阀芯7下连接锥芯弹簧8，挤压锥阀18设置于弧形支承座10外，弧形支承座10用来模拟套管，模仿当溶胀地层移动开始挤压突出位置的阀芯时，阀芯向内移动，减小进水通道截面积，参阅图5。①挤压力逐渐增加②锥阀芯7逐渐向内移动③锥芯弹簧8受压缩后反向弹性力也增加，并与岩层挤压力数值大小相等，方向相反④锥阀芯7受挤压向内移动后使得进水通道过流截面逐渐变小⑤环形进水通道16截面变小使得进水流量(即地面细导管测试水流量)逐渐减小，直至挤压力很大时(锥阀关闭时的压力阈值)锥阀关闭，该采集器进水量为零。在该类型采集器出厂前须对上述挤压力-通道变化-流量变化的关系曲线进行测量标定。在采集器下井后受挤压时，由地面测得的流量在上述标定曲线上反查出对应的地层挤压力。达到了通过地面细导管流量变化定量推出井下地层挤压力变化的目标。二、挤压锥阀采集器弹力锥阀挤压力-流量关系曲线标定方法：1.弹力锥阀的位移ΔL与所受压力F直接的定量关系F＝K×ΔL，其中K为弹性系数当无挤压力F＝0时，位移ΔL＝0当位移最大(即锥阀关闭)ΔL＝ΔLM(最大行程)时,挤F＝FM压力达到测量能力的最大值FM。2.弹力锥阀的位移ΔL与进水通道缩减宽度ΔW之间的比例关系，参阅图2，ΔW/ΔL＝sinαα-锥阀锥芯体的倾斜角即ΔW＝ΔL·sinα或3.弹力挤压力F的增加，将挤压锥阀芯下移，使进水通道宽度减少Δl结合上面1及2中的公式，得到F与ΔL的关系当挤压力F增大到某一域值FM时，进水通道宽度减小值ΔW此时将等于锥芯没有下移前环境进水通道宽度。此种工况下锥阀关闭，无进水量。4.挤压力F与环形通道Q进水流量的关系式简易估算方法：(1)由上述3中的公式，给出了过流通道变化ΔW与挤压力F的函数式F＝f(ΔW)(2)由流体力学中环形通道中流量与过流断面的函数式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置，其特征在于：这种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置包括大直径圆管段（1）、挤压锥阀采集器、细导管（2）、螺杆顶杆（4）、等效外弹簧（5），挤压锥阀采集器通过弧形支承座（10）安装于大直径圆管段（1）中，挤压锥阀采集器由锥阀座（6）、锥阀芯（7）、锥芯弹簧（8）、采集器内腔（9）构成，弧形支承座（10）扣置于大直径圆管段（1）内壁，采集器内腔（9）为弧形的，采集器内腔底与弧形支承座（10）相配合并固定于弧形支承座（10）上，采集器内腔（9）顶部具有开口，开口处设置锥阀座（6），锥阀座（6）具有环形进水通道（16），锥芯弹簧（8）一端固定于采集器内腔（9）底上，锥芯弹簧（8）另一端连接锥阀芯（7），锥阀芯（7）与环形进水通道（16）相配合，细导管（2）一端位于采集器内腔（9）中，细导管（2）的直径与采集器内腔（9）厚度相当，细导管（2）另一端伸出大直径圆管段（1）；大直径圆管段（1）具有顶杆孔，顶杆孔与锥阀芯（7）同轴线设置，顶杆孔处设置筒形支承座（11），筒形支承座（11）具有内螺纹，螺杆顶杆（4）与筒形支承座（11）螺纹连接，螺杆顶杆（4）的一端指向锥阀芯（7），螺杆顶杆（4）另一端通过母顶杆（12）连接顶杆手柄（3），等效外弹簧（5）设置于顶杆手柄（3）与螺杆顶杆（4）之间并环绕在母顶杆（12）外，等效外弹簧（5）设置外置弹性压力计（13）；弧形支承座（10）对应的大直径圆管段处设置高压渗入水通道（14），高压渗入水通道（14）上设置水压表（15），细导管（2）伸出大直径圆管段的一端安装流量表。/n...

【技术特征摘要】
1.一种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置，其特征在于：这种套管外环空采集器挤压力-流量关系曲线的地面标定装置包括大直径圆管段（1）、挤压锥阀采集器、细导管（2）、螺杆顶杆（4）、等效外弹簧（5），挤压锥阀采集器通过弧形支承座（10）安装于大直径圆管段（1）中，挤压锥阀采集器由锥阀座（6）、锥阀芯（7）、锥芯弹簧（8）、采集器内腔（9）构成，弧形支承座（10）扣置于大直径圆管段（1）内壁，采集器内腔（9）为弧形的，采集器内腔底与弧形支承座（10）相配合并固定于弧形支承座（10）上，采集器内腔（9）顶部具有开口，开口处设置锥阀座（6），锥阀座（6）具有环形进水通道（16），锥芯弹簧（8）一端固定于采集器内腔（9）底上，锥芯弹簧（8）另一端连接锥阀芯（7），锥阀芯（7）与环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏惠芬，曹广胜，李福军，
申请(专利权)人：夏惠芬，
类型：新型
国别省市：黑龙;23