【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钻井工程领域，具体涉及一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置及方法。
技术介绍
1、近年来，随着油气勘探开发程度的不断增大，高温高压井下不断出现套管损坏变形，且套变位置主要集中在5000米至7000米，且套管损坏变形发生在固井之后完井作业之前；过去套管损坏类型及机理研究大多集中在压裂或者开采阶段，此时由于井筒内或者外部地层存在外部载荷套管变形较为显著且机理相对清晰，但是固井作业时水泥浆凝结过程中套管的受力与形变分析分析较少，后期套管损坏原因机理的研究是最终套管是否可以安全服役的重要依据，但是水泥浆候凝期间套管的受力变形同样不可忽略，因为套管在这段时期的受力状态与形变会直接影响套管后期能否继续使用。
2、水泥在凝结硬化过程中，会放出大量的水化热，候凝期间地层热量传递以及水泥浆凝固放热共同导致井筒温度迅速升高，候凝结束后套损点温度变化为45-80℃。因此，水泥水化反应放热造成环空压力升高或套管管体应力逐渐增大同样会导致套管变形损坏，为明确水泥水化反应放热升温产生圈闭压力大小，以及对套管载荷的影响，有必要开展套管受热后应力应变变化监测实验，研究水泥水化放热升温、圈闭大小、封闭空间圈闭压力对套管受力的影响规律，指导现场的管道选材及固井作业要求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置及方法，能够模拟水泥浆凝固过程中与固化后套管实际井下服役状态，并得到在不同圈闭压力条件下不同厚度水泥环下套管形
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，包括底座，底座上竖直设置有套管，套管外壁间隔套设有加压桶，加压桶套设于套管外部的支撑台上，加压桶内部设置有间隔套设于套管的泥浆兜桶；
4、所述套管顶端部设置有进液口和卡箍，所述卡箍连接有升降装置，套管侧壁设置有应力感应装置，套管两端部设置有加热装置；
5、所述加压桶顶部设置有水泥浆进液口，侧壁上下两端分别设置有加压口和泄压口。
6、进一步的，所述泥浆兜桶为由钢筋组成多个方格结构的柱形空腔结构，且侧壁包裹有帆布。
7、进一步的，所述套管顶部设置有盖体，所述盖体与套管顶部密封连接。
8、进一步的，所述盖体为两个带有豁口的扇形结构，所述豁口为套管截面的一半，扇形结构边缘设置有橡胶密封垫，且扇形结构与套管通过搭扣连接。
9、进一步的，所述升降装置包括支撑架和多个液压伸缩缸，所述支撑架一端固定连接于地面，另一端连接卡箍，所述多个液压伸缩缸分别设置于竖直向的支撑架之间。
10、进一步的，所述压力感应装置包括多个贴附设置于套管外壁的应变片和与多个应变片连接的数据采集处理器。
11、进一步的，所述加热装置包括环绕于套管两端外壁的加热电阻丝和与加热电阻丝连接的温度采集单元。
12、进一步的，所述水泥浆进液口通过软管连接有增压泵。
13、进一步的，所述加压桶与套管密封连接。
14、一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验方法，包括以下步骤：
15、s1：向套管内注入液体至预设内压，并通过加热装置加热至预设温度，通过升降装置实时感应套管内部轴向压力；
16、s2：选择不同载量的泥浆兜桶，向泥浆兜桶内注入满混凝土浆液，待水泥浆硬化后，向加压桶内壁与泥浆兜桶外壁之间的区域注入预设压力的液体；
17、s3：通过应力感应装置，采集套管外壁的形变数据；
18、s4：重复步骤s1-s3，计算不同载量的泥浆兜桶和不同配方混凝土下，套管外壁的形变差别，并记录。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
20、本专利技术提供一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置及方法，包括底座，底座上竖直设置有套管，套筒外壁间隔套设有加压桶，加压桶设置于套设于底座和套筒外部的支撑台上，加压桶内部设置有间隔套设于套筒的泥浆兜桶；所述套筒顶端部设置有进液口和卡箍，所述卡箍连接有升降装置，套筒侧壁设置有应力感应装置，套筒两端部设置有加热装置；所述加压桶顶部设置有水泥浆进液口，侧壁上下两端分别设置有加压口和泄压口；本申请能够模拟固井后套管在井下的实际服役工况，进而分析水化热、圈闭压力和水泥环厚度对套管变形损坏的影响规律，对向井身结构与水泥浆的优选提供指导性意见。
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1.一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，包括底座(1)，底座(1)上竖直设置有套管(4)，套管(4)外壁间隔套设有加压桶(17)，加压桶(17)套设于套管(4)外部的支撑台(2)上，加压桶(17)内部设置有间隔套设于套管(4)的泥浆兜桶(5)；
2.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述泥浆兜桶(5)为由钢筋组成多个方格结构的柱形空腔结构，且侧壁包裹有帆布。
3.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述套管(4)顶部设置有盖体(12)，所述盖体(12)与套管(4)顶部密封连接。
4.根据权利要求3所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述盖体(12)为两个带有豁口的扇形结构，所述豁口为套管(4)截面的一半，扇形结构边缘设置有橡胶密封垫，且扇形结构与套管(4)通过搭扣连接。
5.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述升降装置包括支撑架和多个液压伸缩缸(7)，
6.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述压力感应装置包括多个贴附设置于套管(4)外壁的应变片(6)和与多个应变片(6)连接的数据采集处理器(18)。
7.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述加热装置包括环绕于套管(4)两端外壁的加热电阻丝(8)和与加热电阻丝(8)连接的温度采集单元(13)。
8.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述水泥浆进液口通过软管连接有增压泵(11)。
9.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述加压桶(17)与套管(4)密封连接。
10.一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验方法，其特征在于，基于权利要求1-9所述任意项一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，包括底座(1)，底座(1)上竖直设置有套管(4)，套管(4)外壁间隔套设有加压桶(17)，加压桶(17)套设于套管(4)外部的支撑台(2)上，加压桶(17)内部设置有间隔套设于套管(4)的泥浆兜桶(5)；
2.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述泥浆兜桶(5)为由钢筋组成多个方格结构的柱形空腔结构，且侧壁包裹有帆布。
3.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述套管(4)顶部设置有盖体(12)，所述盖体(12)与套管(4)顶部密封连接。
4.根据权利要求3所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述盖体(12)为两个带有豁口的扇形结构，所述豁口为套管(4)截面的一半，扇形结构边缘设置有橡胶密封垫，且扇形结构与套管(4)通过搭扣连接。
5.根据权利要求1所述一种密闭环空压力下井筒径向形变量测量的实验装置，其特征在于，所述升降装置包括支撑架和多个液压...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫炎，杨尚谕，韩礼红，王建军，杨思齐，曹婧，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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