[发明专利]一种模拟地层围压下变形套管修复过程的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟地层围压下变形套管修复过程的测试方法。

背景技术

套管是油气开采过程中必需的关键工具，在油气开采过程中起着支撑井壁和建立油气通道的作用。然而，许多油气田在生产一段时间后，因地质、工程和腐蚀等因素的影响，许多油气井发生不同程度的套管损坏，从而严重地影响了油气田安全或正常生产。套管损坏的主要形式是套管缩颈变形即套管变形段的横截面呈椭圆形。为了恢复油气田的正常生产，科学工作者们针对缩颈变形套管的修复研发了许多整形修复工具，如：冲击滚珠整形器、冲击梨形胀管器等，同时也提出了一些冲击整形技术，它是根据撞击原理采用冲击整形器对变形套管施加冲击载荷进行扩径。

但是，目前的冲击整形技术没有考虑到实际地层围压对变形套管整形修复的影响，缺乏对冲击整形力和整形后上提整形工具所需拉力的准确控制，从而导致大量的问题，具体表现为：整形力过小使整形工具不能通过变形套管，导致整形失败，降低整形效率；整形力过大使整形工具强行通过变形套管，导致整形后上提拉力超过动力设备的最大负荷而发生卡钻事故，油水井水泥环的破坏，甚至套管发生二次塑性破坏。

为了克服现有冲击式整形器在修复套管作业时,整形效率低、容易发生卡钻事故、严重损伤水泥环和套管、作业成本增加的不足，需要根据具体地层情况对不同冲击整形工具修复相应变形套管所需的整形力及工具上提拉力进行准确控制。因此，建立一种冲击整形工具对套管在不同地层围压下修复过程的测试方法，对套管修复技术进一步发展具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟地层围压下变形套管修复过程的测试方法，以解决目前各种冲击整形工具在修复不同地层深度及不同围压下的变形套管所需整形力和上提拉力难以准确控制的技术难题，并在达到上述目的的同时，简化测试系统的复杂性，降低设备的成本。

本发明采用以下技术方案：一种模拟地层围压下变形套管修复过程的测试方法，其特点是：利用YS32-500四方柱万能液压试验机（以下简称为：万能液压试验机）通过上下往复运动产生外力的特性，使用顶部夹具和外壁贴有应变片的配合接头固定在万能液压试验机顶部正中央的冲击整形工具，以一定的速度冲击变形套管；为避免变形套管在整形修复过程中发生上下运动，将变形套管的下端开一圆槽并用相匹配的底部夹具固定在万能液压试验机底部的正中央；同时，用与变形套管变形段形状相匹配的夹持工具给套管的变形段施加不同的围压；在整形的过程中通过配合接头上的应变片和YE-2533静态应变仪可以准确测出冲击整形工具在修复套管的过程中所需的整形力及整形后工具上提所需的拉力，从而达到符合围压下变形套管修复过程的测试目的。

用以对变形套管的变形段施加围压的夹持工具上有六角螺栓，用扭矩扳手调整六角螺栓的扭矩大小可以调整夹持工具对变形套管变形段施加的围压。

万能液压试验机的动力通过顶部夹具和配合接头驱动冲击整形工具上下移动，当万能液压试验机以一定的速度开始向下运动时，被固定在万能液压试验机顶部正中央的冲击整形工具开始对变形套管进行整形修复，在修复的过程中静态应变仪记录配合接头上发生的压应变，直到整形工具完全通过套管的变形段才停止万能液压试验机向下运动；由于万能液压试验机往复运动的特性，试验机以一定的速度带动整形工具向上运动，直到冲击整形工具与变形套管分开为止，同时记录配合接头上发生的拉应变。以同样的方法使冲击整形工具通过上下的往复运动对变形套管进行整形修复，直到配合接头上的应变趋于零即套管变形段的最小内径基本等于整形工具的最大外径为止。

本发明具有以下优点：

（1）根据实验目的，YS32-500万能液压试验机顶部用顶部夹具和外壁贴有应变片的配合接头可容易地固定不同尺寸的冲击整形工具（如：冲击梨形胀管器、冲击滚珠整形器等冲击整形工具），用于测试不同地层围压下各种变形套管的修复过程，从而达到模拟井下套管修复的效果；

（2）利用YE-2533静态应变仪可以测试不同围压下套管修复所需的整形力和整形后上提工具所需的拉力，并保证了测试精度，能为现场提供准确的施工参数，从而使现场的整形力和工具上提拉力得到了严格的控制；

（3）对于不同地层的变形套管修复，可以通过扭矩扳手调整六角螺栓上的扭矩大小来调整夹持工具施加在套管变形段上的围压，从而使得测试结果更贴近不同实际地层条件下变形套管修复的真实情况；

（4）装置结构简单，操作方便，测试价格低廉，后期维护保养容易。

附图说明

图1为测试装置示意图之主视图。

图2为变形套管示意图之俯视图。