[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

说明书

本发明公开了一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，它包括实验水池、设置于实验水池内的射孔管柱、设置于实验水池外且顺次电连接的信号放大器、A/D转换器和计算机，射孔管柱包括由上往下顺次连接的油管、封隔管、套管、加速度测试短节A、减震器、加速度测试短节B和射孔枪；它还公开了实验方法。本发明的有益效果是：能够采集射孔时井下压力场的动态数据，包括射孔时的环空压力场和管柱的径向、轴向以及周向的加速度时域变化值，为分析射孔时井下事故发生机理提供分析依据，指导施工作业以避免事故的发生，保证管柱强度需求、提高产油率有重要意义。

技术领域

本发明涉及开发油气田过程中的测井技术领域，特别是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。

背景技术

射孔作业的目的在于使井筒与油气层之间形成通路，是油气田开采的关键环节，射孔技术的发展与完善对油气田的高效开采具有重要的现实意义和实用价值。

油气管射孔完井是在井下射孔枪发射射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道，提高产能效率的完井方式。但是射孔时，射孔弹的爆炸冲击波以及爆炸产生的高压气泡产生的脉动能会使油管柱发生变形，强烈的变形会导致卡柱、封隔器中心管断裂、油管发生塑性弯曲损坏或失效等井下事故，故对于射孔时井下压力场的研究显得尤为重要。

目前，实际油井射孔作业中多采用将有枪身的射孔枪接在油管尾部输送至射孔作业层进行射孔作业，相比较于电缆输送射孔作业，油管输送射孔作业有如下优点：对油气层伤害小；枪身在井中扶正好；可以进行高孔密、多相位、大孔径射孔；可以与地层测试、酸化压裂等联作。但是相比较于电缆输送作业，油管输送射孔作业在射孔引爆方式上存在不足，电缆输送采用的是电击火击发，而油管输送作业引爆比较复杂，当前有：重力引爆；油管加压引爆；环空加压引爆。然而国内外的研究主要集中于动静力学的数值模拟，必要的实验手段和研究方法也不够完善，传统的模拟和测试方式难以全面的对管柱的动力学响应进行测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，能够采集射孔时井下压力场的动态数据，包括射孔时的环空压力场和管柱的径向、轴向以及周向的加速度时域变化值，为分析射孔时井下事故发生机理提供分析依据，指导施工作业以避免事故的发生，提供一种保证管柱强度需求、提高产油率有重要意义、实验操作简单的油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种油气井井下射孔爆炸射孔管柱力学实验系统，它包括实验水池、设置于实验水池内的射孔管柱、设置于实验水池外且顺次电连接的信号放大器、A/D转换器和计算机；

所述的射孔管柱包括由上往下顺次连接的油管、封隔管、套管、加速度测试短节A、减震器、加速度测试短节B和射孔枪，所述的套管内安装有压力传感器，所述的套管的下端部设置有外螺纹，所述的加速度测试短节A和加速度测试短节B的结构相同，加速度测试短节A包括柱头和螺纹头，螺纹头固连于柱头底部，柱头的顶端开设有螺纹孔A，螺纹头的底部顺次设置有圆盘和加速度安装架，加速度安装架的左右侧均为平面，左右平面上均安装有径向加速度传感器，加速度安装架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，圆盘上安装有轴向加速度传感器，加速度安装架上开设有连通螺纹孔A的通孔A；

所述的减震器包括筒体、设置于筒体内且位于上下端的上端盖和下端盖、设置于筒体内减震弹簧、滑套和导向轴，筒体内开设有位于上端盖上方的螺纹孔B，导向轴与上端盖相连，导向轴内开设有连通螺纹孔B的通孔B，滑套套装于导向轴上且贯穿下端盖设置，滑套的伸出端开设有外螺纹，导向轴还上套有抵压于滑套与上端盖之间的减震弹簧；

所述的套管的外螺纹与加速度测试短节A的螺纹孔A螺纹连接，加速度测试短节A的螺纹头与筒体的螺纹孔B螺纹连接，滑套的外螺纹与加速度测试短节B的螺纹孔A螺纹连接，加速度测试短节B的螺纹头与射孔枪连接；