[發(fā)明專利]一種油氣井爆炸射孔管柱力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710623966.4
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107290233B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何玉發(fā);周建良;劉清友;李紫晗;柳軍;高飛;黃輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

1.一種油氣井爆炸射孔管柱力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：該裝置包括高溫高壓發(fā)生器、高溫高壓容器、射孔管柱、電纜、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)；所述高溫高壓發(fā)生器經(jīng)管道與所述高溫高壓容器連接；所述射孔管柱設(shè)置在所述高溫高壓容器內(nèi)，且所述射孔管柱與所述電纜連接；所述電纜將所述射孔管柱測量信號傳輸?shù)剿鲂盘柗糯笃鳎瑫r(shí)通過所述電纜引爆射孔槍；所述A/D轉(zhuǎn)換器將所述信號放大器傳輸至的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入給所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過對采集到的信號進(jìn)行處理，得出整個(gè)管柱在爆炸時(shí)的振動(dòng)及受力情況；

所述射孔管柱包括射孔槍、加速度測試短節(jié)A、減震器、加速度測試短節(jié)B、封隔器、油管和外部套管；所述射孔槍、加速度測試短節(jié)A、減震器、加速度測試短節(jié)B、封隔器以及油管均位于所述外部套管內(nèi)部；所述射孔槍頂部依次設(shè)置有所述加速度測試短節(jié)A、減震器、加速度測試短節(jié)B和油管，位于所述油管與所述外部套管之間設(shè)置有所述封隔器；

所述加速度測試短節(jié)A和加速度測試短節(jié)B內(nèi)部都固定有一個(gè)加速度傳感器支架，該支架與所述加速度測試短節(jié)A或所述和加速度測試短節(jié)B之間采用螺釘進(jìn)行連接，并在螺釘上涂抹有鎖固膠；沖擊加速度傳感器A、沖擊加速度傳感器B和沖擊加速度傳感器C按照圓柱坐標(biāo)系的方位布置在所述加速度傳感器支架上；

所述沖擊加速度傳感器A與所述加速度測試短節(jié)A的回轉(zhuǎn)軸重合，用于測試軸向加速度；所述沖擊加速度傳感器B沿徑向布置，用于測試徑向加速度；所述沖擊加速度傳感器C與所述沖擊加速度傳感器B垂直，沿切向布置，用于測試周向加速度；

所述外部套管上設(shè)置有壓力傳感器A和壓力傳感器B；兩壓力傳感器均通過螺紋連接在所述外部套管的套管壁上，并涂抹螺紋鎖固膠，所述兩壓力傳感器的敏感元件朝向所述外部套管的內(nèi)部；所述壓力傳感器A位于靠近所述射孔槍的一側(cè)，位于所述封隔器下方；所述壓力傳感器B位于所述封隔器的上方；

所述高溫高壓發(fā)生器與所述高溫高壓容器之間的管道上設(shè)置有安全閥和泄壓裝置；

所述高溫高壓容器的內(nèi)部裝有壓力傳感器及溫度傳感器。

2.一種采用如權(quán)利要求1所述裝置的油氣井爆炸射孔管柱力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟：

S1：將射孔彈裝入射孔槍中，并對彈型進(jìn)行記錄；

S2：將三個(gè)沖擊加速度傳感器按照圓柱坐標(biāo)系的方位固定在加速度傳感器固定支架上；

S3：將壓力傳感器分別布置在外部套管內(nèi)部，并固定牢靠；

S4：對射孔管柱進(jìn)行連接，從下往上依次為：射孔槍、加速度測試短節(jié)A、減震器、加速度測試短節(jié)B、封隔器以及油管，并將外部套管套設(shè)在上述部件之外；

S5：檢查高溫高壓容器的頂部和側(cè)壁的溫度、壓力測點(diǎn)；

S6：將裝配好的射孔管柱送入高溫高壓容器中，將從高溫高壓容器中引出的電纜與信號放大器連接；

S7：將信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)依次連接，測試和調(diào)節(jié)信號放大器，并對原始的信號進(jìn)行處理，對干擾信號進(jìn)行過濾，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于待工作狀態(tài)；

S8：通過導(dǎo)爆索引爆射孔槍上的射孔彈，壓力傳感器A和壓力傳感器B采集射孔管柱所受到的瞬時(shí)壓力場；加速度測試短節(jié)A和加速度測試短節(jié)B內(nèi)部的沖擊加速度傳感器實(shí)時(shí)采集軸向、徑向和切向三個(gè)方向的加速度數(shù)據(jù)；所有的壓力、加速度數(shù)據(jù)通過信號放大器進(jìn)行放大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后匯入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)；

S9：計(jì)算機(jī)根據(jù)采集的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算出射孔作業(yè)時(shí)射孔管柱的速度變化曲線、位移變化曲線；同時(shí)，根據(jù)采集的壓力數(shù)據(jù)計(jì)算出射孔作業(yè)時(shí)射孔管柱的壓力變化曲線，通過對速度、加速度、位移以及壓力的分析，結(jié)合射孔管柱的材料本構(gòu)關(guān)系，分析出對射孔管柱的影響因素。

3.如權(quán)利要求2所述的一種油氣井爆炸射孔管柱力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述射孔槍的導(dǎo)爆索順次穿過所述加速度測試短節(jié)A、減震器、加速度測試短節(jié)B、封隔器、油管、外部套管以及高溫高壓容器，最后與所述信號放大器連接。

4.如權(quán)利要求2所述的一種油氣井爆炸射孔管柱力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：所述加速度測試短節(jié)A上的各加速度傳感器的數(shù)據(jù)線順次穿過所述加速度測試短節(jié)B、封隔器、油管、外部套管以及高溫高壓容器，最后與所述信號放大器連接；所述加速度測試短節(jié)B上的各加速度傳感器的數(shù)據(jù)線順次穿過所述封隔器、油管、外部套管以及高溫高壓容器，最后與所述信號放大器連接；所述壓力傳感器的數(shù)據(jù)線順次穿過所述外部套管以及高溫高壓容器，最后與所述信號放大器連接。