[发明专利]一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统及其方法

权利要求书

1.一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，其特征在于：它包括实验水池（1）、设置于实验水池（1）内的射孔管柱（2）、设置于实验水池（1）外且顺次电连接的信号放大器（3）、A/D转换器（4）和计算机（5）；

所述的射孔管柱（2）包括由上往下顺次连接的油管（6）、封隔管（7）、套管（8）、加速度测试短节A（9）、减震器（10）、加速度测试短节B（11）和射孔枪（12），所述的套管（8）内安装有压力传感器（13），所述的套管（8）的下端部设置有外螺纹，所述的加速度测试短节A（9）和加速度测试短节B（11）的结构相同，加速度测试短节A（9）包括柱头（14）和螺纹头（15），螺纹头（15）固连于柱头（14）底部，柱头（14）的顶端开设有螺纹孔A（16），螺纹头（15）的底部顺次设置有圆盘（17）和加速度安装架（18），加速度安装架（18）的左右侧均为平面，左右平面上均安装有径向加速度传感器（19），加速度安装架（18）的前后侧均设置有相互错开的直角，两个直角上设置均安装有周向加速度传感器（20），圆盘（17）上安装有轴向加速度传感器（21），加速度安装架（18）上开设有连通螺纹孔A（16）的通孔A（22）；

所述的减震器（10）包括筒体（23）、设置于筒体（23）内且位于上下端的上端盖和下端盖、设置于筒体（23）内减震弹簧（24）、滑套（25）和导向轴（26），筒体（23）内开设有位于上端盖上方的螺纹孔B（27），导向轴（26）与上端盖相连，导向轴（26）内开设有连通螺纹孔B（27）的通孔B（31），滑套（25）套装于导向轴（26）上且贯穿下端盖设置，滑套（25）的伸出端开设有外螺纹，导向轴（26）上套有抵压于滑套（25）与上端盖之间的减震弹簧（24）；

所述的套管（8）的外螺纹与加速度测试短节A（9）的螺纹孔A（16）螺纹连接，加速度测试短节A（9）的螺纹头（15）与筒体（23）的螺纹孔B（27）螺纹连接，滑套（25）的外螺纹与加速度测试短节B（11）的螺纹孔A（16）螺纹连接，加速度测试短节B（11）的螺纹头（15）与射孔枪（12）连接；

所述的压力传感器（13）、径向加速度传感器（19）、周向加速度传感器（20）和轴向加速度传感器（21）均与信号放大器（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，其特征在于：所述的油管（6）与封隔管（7）之间经油管卡箍（28）锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，其特征在于：所述的封隔管（7）与套管（8）之间经套管卡箍（29）锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，其特征在于：所述的实验水池（1）内设置有三脚架（30），所述的射孔管柱（2）位于三脚架（30）所围成的区域内，且三脚架（30）经连接杆与卡箍相连。

5.根据权利要求1所述的一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，其特征在于：所述的螺纹孔A（16）、螺纹孔B（27）均为锥螺纹孔。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的系统在油气井井下射孔爆炸射孔管柱的力学实验方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、按照标准将射孔弹装入射孔枪（12）中；

S2、将射孔管柱（2）下入实验水池（1）中，当下入到一定深度后，将各个传感器输出线连接在信号放大器（3）上，再将信号放大器（3）连接在A/D转换器（4）上，最后将A/D转换器（4）连接在计算机（5）上；

S3、测试和调节信号放大器（3），使整个实验系统处于待工作状态；

S4、通过导爆索引爆射孔枪（12）上的射孔弹，压力传感器（13）采集射孔管柱（2）所受到的瞬时压力场数据，压力传感器（13）将该数据传递给信号放大器（3），信号放大器（3）再将数据传递给A/D转换器（4），A/D转换器（4）将压力信号转换为电信号后传递给计算机（5）存储；径向加速度传感器（19）、周向加速度传感器（20）和轴向加速度传感器（21）分别采集射孔管柱（2）在其径向方向、周向方向、轴向方向的加速度数据，加速度传感器将该数据传递给信号放大器（3），信号放大器（3）再将数据传递给A/D转换器（4），A/D转换器（4）将加速度信号转换为电信号后传递给计算机（5）存储；

S5、计算机（5）根据收集的加速度数据计算出射孔作业时射孔管柱（2）的速度变化曲线、位移变化曲线；计算机（5）还可根据收集的压力数据计算出射孔作业时射孔管柱（2）的压力变化曲线，最后通过分析曲线即可得出射孔管柱在射孔作业后管柱的失效机理，以保证管柱强度需求，对提高产油率有着积极意义。