[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710623966.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-27
• 公開（公告）號(hào): 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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)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(hào): G01N3/313
• 分類號(hào): G01N3/313
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

本發(fā)明涉及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，其包括高溫高壓發(fā)生器、高溫高壓容器、射孔管柱、電纜、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)；高溫高壓發(fā)生器經(jīng)管道與高溫高壓容器連接；射孔管柱設(shè)置在高溫高壓容器內(nèi)，且射孔管柱與電纜連接；電纜將射孔管柱測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)放大器，同時(shí)通過(guò)電纜引爆射孔槍；A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放大器傳輸至的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)采集到的信號(hào)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。本發(fā)明對(duì)因爆炸產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊以及壓力變化進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)測(cè)試管柱變形提供理論支持；并能減少因爆炸產(chǎn)生的管柱變形及儀器失效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于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。

背景技術(shù)

射孔作業(yè)的目的在于使井筒與油氣層之間形成通路，射孔技術(shù)的發(fā)展與完善對(duì)油氣田的高效開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

油管傳輸射孔是常用的一種射孔方式，但是射孔時(shí)，射孔彈的爆炸沖擊波以及射孔載荷會(huì)使油管柱發(fā)生變形、封隔器損壞失效等井下事故，故對(duì)于射孔時(shí)管柱受力分析顯得尤為重要。然而國(guó)內(nèi)外的研究主要集中于動(dòng)靜力學(xué)的數(shù)值模擬，必要的實(shí)驗(yàn)手段和研究方法也不夠完善，傳統(tǒng)的模擬和測(cè)試方式難以全面的對(duì)管柱的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試。

在爆炸沖擊及高溫高壓環(huán)境下，射孔槍的本體材料性能與常態(tài)下的材料性能會(huì)發(fā)生變化，目前的動(dòng)靜力學(xué)的數(shù)值模擬無(wú)法有效的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)常會(huì)發(fā)生油管柱變形導(dǎo)致的管柱遇卡、或者射孔槍腔體炸裂等事故。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供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，其能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提前進(jìn)行預(yù)判，指導(dǎo)施工作業(yè)以避免事故的發(fā)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：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(hào)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(cè)量信號(hào)傳輸?shù)剿鲂盘?hào)放大器，同時(shí)通過(guò)所述電纜引爆射孔槍；所述A/D轉(zhuǎn)換器將所述信號(hào)放大器傳輸至的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入給所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)采集到的信號(hào)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。

所述射孔管柱包括射孔槍、加速度測(cè)試短節(jié)A、減震器、加速度測(cè)試短節(jié)B、封隔器、油管和外部套管；所述射孔槍、加速度測(cè)試短節(jié)A、減震器、加速度測(cè)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(cè)試短節(jié)A、減震器、加速度測(cè)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(cè)試短節(jié)A和加速度測(cè)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(cè)試短節(jié)A或所述和加速度測(cè)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?qǐng)A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(cè)試短節(jié)A的回轉(zhuǎn)軸重合，用于測(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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。