[发明专利]油气井井下套管串分布式光缆全程在线应力检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气井井下套管柱应力检测装置技术领域，是一种油气井井下套管柱分布式光缆全程在线应力检测装置。

背景技术

目前，油气井井下套管柱的应变与应力检测技术主要包括MFC多臂井径检测技术、超声波井下成像检测技术和磁法检测技术，以上检测技术只能对井下油气井套管柱永久性的塑性变形量进行检测，而对于套管柱在弹性范围内的变形量无法进行检测，并且无法应用于正常服役油气井套管柱的应变检测与应力检测。同时，采用以上检测技术必须在油气井眼内下入仪器，从而中断了油气井的正常生产，传统套管柱应力检测技术具有以下特点：“点式”测量、无法精确定位、采用电测传感器易受电磁干扰、测量距离短、后期维护工作量大。较新的应力检测技术为井下套管柱光缆-光栅测试技术，它是以光栅为系统检测元件，以光缆为信息传输通道，对井下服役套管柱的应力进行检测，其特点是通过光栅只能检测到光栅安装点的套管柱应力信息，无法检测井下全井深套管柱上的应力信息，造成技术人员不能根据所获得的应力信息，优化区块井下套管实际需求的钢级和壁厚，从而影响人们对井下服役的套管柱安全性的有效判断，只能在井下套管柱设计时大幅提高套管的钢级和壁厚，这样就增加了油气井开发与生产的综合成本。

发明内容

本发明提供了一种油气井井下套管柱分布式光缆全程在线应力检测装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油气井井下套管柱应力检测装置在实际使用过程中存在的无法检测弹性范围内的变形量、无法对正常服役的套管柱进行在线应力检测、无法对井下全井深套管柱上的应力进行检测的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种油气井井下套管柱分布式光缆全程在线应力检测装置，包括布里渊光时域分析仪、联入式检测短节和至少四根的套管；在其中至少两对相邻套管之间固定安装有联入式检测短节，剩余相邻套管通过接箍固定安装在一起，在套管、联入式检测短节和接箍外侧固定安装有至少二根分别呈U形并轴向对称的轴向光缆，其中一根轴向光缆的一段呈螺旋状缠绕固定在套管上，每根轴向光缆的一端与布里渊光时域分析仪的泵浦光端口连接在一起，每根轴向光缆的另一端与布里渊光时域分析仪的连续光端口连接在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述轴向光缆可为两根，一根轴向光缆与另一根轴向光缆间隔九十度分布在套管、联入式检测短节和接箍上。

上述一根轴向光缆的一段呈螺旋状缠绕并通过固结剂固定在套管上，其旋升角可为四十五度。

上述联入式检测短节可包括本体；在本体的内侧有通孔，在本体的中部有外凸台，在外凸台上圆周分布有至少四个的轴向检测光缆埋入槽，轴向光缆通过固结剂固定安装在轴向检测光缆埋入槽内。

上述在本体的上端可有锥形内螺纹，在本体的下端有锥形外螺纹，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形，轴向检测光缆埋入槽的底部呈圆弧状。

上述在接箍外侧可有光缆过接箍保护器，该光缆过接箍保护器包括左半环和右半环；左半环和右半环通过紧固装置固定安装在一起，左半环和右半环的中部内壁上分别有径向并且能够相互连通的接箍环槽，在左半环和右半环组成的圆环内壁上间隔分布有至少四个的与轴向检测光缆埋入槽对应的轴向光缆槽。

上述左半环和右半环的上端前侧和后侧分别可有凹槽，左半环和右半环的下端前侧和后侧分别有凹槽，与凹槽对应的左半环和右半环通过紧固装置固定在一起，紧固装置为紧固螺栓，与凹槽对应的左半环和右半环上分别有螺纹安装孔，紧固螺栓固定安装在螺纹安装孔内，左半环和右半环的前端外侧和后端外侧分别有倒角。

上述在套管外侧可通过光缆固定器固定安装有至少二根分别呈U形并轴向对称的轴向光缆，该光缆固定器为应力测试光缆固定保护器，应力测试光缆固定保护器包括两个半环体和固定装置，半环体通过固定装置固定在一起，半环体内侧沿圆周分布有不少于四个的与轴向检测光缆埋入槽对应的轴向光缆固定槽。

上述固定装置可为螺栓和螺母或固定螺栓，在两个半环体的上端前侧和后侧分别有环体凹槽，在两个半环体的下端前侧和后侧分别有环体凹槽，半环体的两个端部均外侧有倒角。