套管损坏模拟实验装置的制作方法

本发明涉及石油开采工程技术领域，尤其涉及一种套管损坏模拟实验装置。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

石油开采过程中，井下套管容易发生受力变形，严重影响油田正常生产，造成巨大经济损失。在套管损坏研究中，由于套管深埋于地下，通常采用数值模拟方法分析套管力学损坏过程，缺少物理模拟分析数据支撑，无法给出套管力学损坏具体参数。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种套管损坏模拟实验装置，用以解决现有技术采用数值模拟套管力学损坏过程，无法给出套管力学损坏参数的技术问题，该装置包括：第一底座、第一夹紧件、第二夹紧件、第一动力件、第一力检测传感器、第一挤压件、第二挤压件、第二动力件、第三动力件、第二力检测传感器、第三力检测传感器；其中，第一夹紧件和第二夹紧件分别夹持在套管的两端，第一夹紧件固定于第一底座上，第二夹紧件在第一动力件的驱动下沿套管轴向移动，向套管施加轴向拉力或压力；第一力检测传感器与第一动力件电连接，用于检测套管轴向受力情况；第一挤压件和第二挤压件相对地设置在套管的两侧，且分别在第二动力件和第三动力件的驱动下沿套管径向移动，向套管施加径向力；第二力检测传感器与第二动力件电连接，用于检测套管第一径向受力情况；第三力检测传感器与第三动力件电连接，用于检测套管第二径向受力情况。

本发明实施例中，由第一夹紧件和第二夹紧件分别夹持在套管的两端，第一夹紧件固定，第二夹紧件在第一动力件的驱动下沿套管轴向移动，向套管施加轴向拉力或压力，实现了对套管轴向受力情况的模拟；通过设置在套管两侧的第一挤压件和第二挤压件，分别在第二动力件和第三动力件的驱动下沿套管径向移动，向套管施加径向力，实现了对套管径向受力情况的模拟；最后由第一力检测传感器、第二力检测传感器和第三力检测传感器读取的力值，可以分析套管受力变形的力学参数。通过本发明实施例，可以为模拟油田实际使用的套管在地层中发生力学损坏的全过程，进而为油田使用套管的损坏研究提供数据(套管损坏力学损坏参数)支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中提供的一种套管损坏模拟实验装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例中提供了一种套管损坏模拟实验装置，图1为本发明实施例中提供的一种套管损坏模拟实验装置示意图，如图1所示，该装置包括：第一底座1、第一夹紧件2-1、第二夹紧件2-2、第一动力件3-1、第一力检测传感器4-1、第一挤压件5-1、第二挤压件5-2、第二动力件3-2、第三动力件3-3、第二力检测传感器4-2、第三力检测传感器4-3；

其中，第一夹紧件2-1和第二夹紧件2-2分别夹持在套管的两端，第一夹紧件2-1固定于第一底座1上，第二夹紧件2-2在第一动力件3-1的驱动下沿套管轴向移动，向套管施加轴向拉力或压力；第一力检测传感器4-1与第一动力件3-1电连接，用于检测套管轴向受力情况；第一挤压件5-1和第二挤压件5-2相对地设置在套管的两侧，且分别在第二动力件3-2和第三动力件3-3的驱动下沿套管径向移动，向套管施加径向力；第二力检测传感器4-2与第二动力件3-2电连接，用于检测套管第一径向受力情况；第三力检测传感器4-3与第三动力件3-3电连接，用于检测套管第二径向受力情况。

本发明实施例中提供的套管损坏模拟实验装置工作原理如下：

将待实验的套管(例如，油田实际使用的套管样品)的两端分别用第一夹紧件2-1和第二夹紧件2-2夹紧，由于第一夹紧件2-1是固定在第一底座1上的，当第二夹紧件2-2在第一动力件3-1的驱动下沿套管轴向移动的时候，可以向套管施加轴向拉力(第二夹紧件2-2沿套管轴远离第一夹紧件2-1的方向移动)或压力(第二夹紧件2-2沿套管轴靠近第一夹紧件2-1的方向移动)，以实现对套管轴向受力情况的模拟。通过与第一动力件3-1电连接的第一力检测传感器4-1可以检测向套管施加轴向拉力或压力的大小。

进一步地，通过相对地设置在套管的两侧的第一挤压件5-1和第二挤压件5-2，分别在第二动力件3-2和第三动力件3-3的驱动下沿套管径向移动，向套管施加径向力，可以对套管进行剪切实验。通过与第二动力件3-2电连接的第二力检测传感器4-2检测向套管施加的第一径向受力大小，通过与第三动力件3-3电连接的第三力检测传感器4-3检测向套管施加的第二径向受力大小。

由上可知，本发明实施例不仅可以实现对套管轴向受力变形的分析，还可以实现对套管径向受力变形的分析。

作为第一种可选的实施方式，图1中所示的第一挤压件5-1和第二挤压件5-2可以为剪切压头。当第一挤压件5-1和第二挤压件5-2为剪切压头的情况下，第一挤压件5-1和第二挤压件5-2相向沿套管径向运动，可以实现对套管剪切力的模拟实验。

作为第二种可选的实施方式，图1中所示的第一挤压件5-1和第二挤压件5-2可以为弯曲压头。当第一挤压件5-1和第二挤压件5-2为弯曲压头的情况下，第一挤压件5-1和第二挤压件5-2相向沿套管径向运动，可以实现对套管弯曲变形的模拟实验。

如图1所示，本发明实施例提供的套管损坏模拟实验装置还可以包括：第一滑轨6-1和第二滑轨6-2，位于第一底座1上，且相对地设置在套管的两侧；其中，第一挤压件5-1可移动地设置在第一滑轨6-1上；第二挤压件5-2可移动地设置在第二滑轨6-2上。

通过在第一底座1上设置第一滑轨6-1和第二滑轨6-2，控制第一挤压件5-1和第二挤压件5-2分别在第一滑轨6-1和第二滑轨6-2上移动，可以实现方便地对套管任意位置进行剪切力或弯曲变形的模拟实验。

进一步地，第一挤压件5-1通过第二底座1-2可移动地设置在第一滑轨6-1上；第二挤压件5-2通过第三底座1-3可移动地设置在第二滑轨6-2上。通过设置与滑轨可移动连接的底座，实验过程中，对第一挤压件5-1和第二挤压件5-2的设计要求降低，且可以通过更换不同的挤压件实现不同的实验。

需要注意的是，第一挤压件5-1、第二动力件3-2、第二力检测传感器4-2设置在第二底座1-2上；第二挤压件5-2、第三动力件3-3、第三力检测传感器4-3设置在第三底座1-3上。可选地，这些部件与底座的连接均可以采用可拆卸设计，以便部件损坏的情况下，方便更换各个部件。

可选地，第一滑轨6-1和第二滑轨6-2均为凹槽结构。

为了防止在进行套管径向受力情况模拟的时候，第一挤压件5-1或第二挤压件5-2在滑轨上移动，作为一种可选的实施方式，可以通过螺栓固定第二底座1-2和第三底座1-3分别在第一滑轨6-1和第二滑轨6-2上的位置。通过螺栓连接，可以实现可拆卸地固定连接，以便将第一挤压件5-1或第二挤压件5-2固定在相应滑轨的任意位置。

如图1所示，作为一种可选的实施方式，第一夹紧件2-1通过第四底座1-4固定于第一底座1上；第一动力件3-1通过第五底座1-5设置于第一底座1上。设置专门的底座来固定第一夹紧件2-1或第一动力件3-1，可以实现更好的固定效果。

可选地，第四底座1-4和第五底座1-5均可以通过螺栓与第一底座1连接。利用螺栓可拆卸连接，可以实现第四底座1-4和第五底座1-5固定在第一底座1的任意位置。

优选地，第一夹紧件2-1和第四底座1-4通过螺纹连接。通过螺纹连接，可以方便调节第一夹紧件2-1和第二挤压件5-2的之间距离，以适应不同长度的套管。

作为一种可选的实施方式，图1中所示的第一力检测传感器4-1可以通过螺纹固定在第一动力件3-1上，以便检测第一动力件3-1的拉伸力值。

基于上述任意一种可选的或优选的实施例，作为一种优选的实施方式，本发明实施例中采用的第一动力件3-1、第二动力件3-2和第三动力件3-3可以为液压油缸。当第一夹紧件2-1和第二挤压件5-2将套管两端夹紧后，通过油缸控制活塞运动向套管施加轴向拉伸力。当套管两侧的第一挤压件5-1和第二挤压件5-2在滑轨上的位置固定后，通过液压控制向套管施加剪切力或弯曲力。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。