[實用新型]多方位角井眼破裂壓力測試裝置

有效

• 申請號: 201820596305.7
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN208636152U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 楊進;宋宇;侯澤寧;陳孝亮;李磊;張百靈;王俊翔;楊育銘;張燦;張天偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;周子軼

本實用新型公開了一種多方位角井眼破裂壓力測試裝置,包括壓力釜、導流堵頭、軸向推力機構、位移控制機構、溫度控制機構、聲學機構以及膨脹機構，壓力釜包括第一固定側壁、第二固定側壁、彈性壁，第一固定側壁和第二固定側壁之間形成第一腔室，彈性壁內側圍構而成第二腔室；軸向推力機構相對導流堵頭位于巖石的另一側，軸向推力機構能相對壓力釜運動；膨脹機構包括設置在推力桿上并能沿徑向發生形變的膨脹管以及設置在導流堵頭上的膨脹接頭。膨脹機構獨立循環，可實現對井眼圍壓和軸向壓力的獨立控制，同時可實現對井眼內流通通道施加不同壓力不同溫度的控制，通過膨脹管體積變形推算井眼巖石的破裂壓力。

技術領域

本實用新型涉及巖石力學實驗領域，尤其涉及一種多方位角井眼破裂壓力測試裝置。

背景技術

隨著油氣開發的深入，鉆井垂直深度已接近萬米，不同井型裸眼井段長度不斷增加，鉆井安全窗口越來越窄，同時，深層巖石的溫度環境發生顯著增加，在高溫井鉆井過程中深層井壁巖石溫度甚至可達350℃以上，巖石溫度的變化導致巖石的結構和力學特性會發生變化，因此準確了解溫度變化對巖石力學特性和損傷破環機理的影響規律，判別和預測井壁強度，特別是高溫狀態下井壁穩定性對安全鉆井工程具有重要的現實意義。

現有的模擬深部巖石復雜環境的巖石力學試驗主要在以恒溫靜態力學試驗機為代表的巖石力學試驗裝置上開展，得到恒溫滲流與靜壓耦合條件下巖石的力學特性。早在20世紀 80年代，巖石介質聲學測試裝置已經較為成熟，但是受到裝置的限制，始終沒有將巖石聲波測試同力學測試同步，沒有能夠滿足巖石高壓溫變狀態的聲學響應裝置；膨脹管具有膨脹體積大，變形均勻等特點，被大量用于鉆井工程的修井、尾管等方面，膨脹管技術的出現，改變了現有力學加載模式，集成現有技術。

1、對于淺部低溫地層，采用傳統的機械測試方式能夠滿足巖石的物性參數的測定，且方法成熟，數據獲取直接，聲學響應測試的發展受到限制，聲學測試不需要進行鉆井采芯，極大的節約成本和時間；2、隨著高溫高壓井的開發，高溫度、高壓力共同作用對巖石物性參數的影響加劇，單一的溫度或圍壓環境模擬已經不能精確模擬所需環境。3、膨脹管技術是材料新型技術，對膨脹管的壓力控制較難。

因此，研制研究一套經濟簡捷的室內測量方法及裝置是解決深層高溫井鉆井井壁穩定力學研究的當務之急。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種多方位角井眼破裂壓力測試裝置，其可以測試巖石在不同溫度變化下的破裂壓力。

本實用新型的具體技術方案是：一種多方位角井眼破裂壓力測試裝置，包括壓力釜、導流堵頭、軸向推力機構、位移控制機構、溫度控制機構、聲學機構以及膨脹機構，其中，所述壓力釜包括第一固定側壁、設置在所述第一固定側壁內的第二固定側壁、設置在所述第二固定側壁內并能沿徑向產生形變的彈性壁，所述第一固定側壁和所述第二固定側壁之間形成第一腔室，所述彈性壁內側圍構而成第二腔室；所述導流堵頭設置在所述彈性壁內以供巖石容置，所述導流堵頭上設置有與第一腔室連通的導流管；所述軸向推力機構相對所述導流堵頭位于巖石的另一側，所述軸向推力機構能相對所述壓力釜運動，所述軸向推力機構位于壓力釜內的一端設置有能與所述壓力釜接合的滲流堵頭，所述滲流堵頭具有能在所述滲流堵頭與所述壓力釜接合時將所述第一腔室和所述第二腔室之間連通的滲流通道；所述位移控制機構能相對所述第二固定側壁沿徑向移動，所述位移控制機構的一端位于所述第一腔室內，所述位移控制機構的另一端設置在彈性壁上；所述溫度控制機構包括與所述第一腔室連通的流體源以及設置在所述導流管處的溫度檢測單元；所述聲學機構包括設置在所述導流堵頭背離所述巖石一側的聲波發射裝置和設置在所述滲流堵頭背離所述巖石一側的聲波接收裝置，或，設置在所述導流堵頭背離所述巖石一側的聲波接收裝置和設置在所述滲流堵頭背離所述巖石一側的聲波發射裝置；所述膨脹機構包括設置在所述推力桿上并能沿徑向發生形變的膨脹管以及設置在所述導流堵頭上的膨脹接頭，所述膨脹接頭能在所述滲流堵頭與所述壓力釜接合時與所述膨脹管接合。