[发明专利]一种模拟泥岩吸水套管损坏的装置以及模拟方法

权利要求书

1.一种模拟泥岩吸水套管损坏的装置，包括人造泥岩（2）和井筒（3），其特征在于：

所述装置还包括密封钢板（1）、螺纹孔（4）、电缆（5）、压力传感器（6）以及注水装置；

井筒（3）为从井口到井底的筒状四壁，井筒（3）的内径规格为5cm，壁厚5mm，长度为30cm；将井筒内壁水平方向射开一压力传感器固定螺纹孔用于固定压力传感器（6），压力传感器的信号输出端通过电缆（5）连接到外部的显示电路上；

人造泥岩（2），长为30cm、宽为20cm、高为30cm；人造泥岩（2）为一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相同；泥岩（2）位于井筒（3）的外壁，在所述泥岩外部环绕密封钢板（1）；

沿所述井筒的轴向方向开有一个螺纹孔（4），外接注水管线（12）与注水装置相连；

所述注水装置为自动补水装置，包括电磁阀（8）、水箱（11）、液位探测器（10）、水泵（9）、注水管线（12）以及高低液位声光报警器（7）。

2.一种利用权利要求1中所述装置进行模拟的方法，该方法包括如下步骤：

第一步，水箱（11）中的水由水泵（9）抽出，通过与螺纹孔（4）相连的注水管线（12）注入到装置中；将电磁阀（8）一端的信号接收端连入水箱中（11），液面降低时，接受端与水面分离，高低液位声光报警器（7）响起，水泵（9）正常关闭，电磁阀（8）开始补水，形成一个循环往复的自动补水装置；

第二步，压力传感器（6）感应泥岩（2）注水膨胀时对井筒（3）产生的挤压力，压力传感器（6）感应到的信号通过电缆输出后，在显示屏上显示最大压应力；

第三步，结合第二步获得的最大压应力和由现场数据获得的最小应力按照公式（1）、（2）和（3）计算出等效应力；

套管的等效破坏载荷：

（1）

其中：代表最大压应力；代表最小应力；代表套管的等效破坏载荷

载荷的非均匀系数：

（2）

其中：代表最大压应力；代表最小应力；代表非均匀系数

得到套压：

（3）

其中：k代表非均匀系数；代表套压；

第四步，循环第三步操作，不断地增大泥岩（2）吸水膨胀产生的压应力，进行实验；

第五步，参照公式（1）、（2）、（3）求得的和的值进行实验比较，得出套管损坏时所能承受的最大破坏力，向套管施加，从而模拟泥岩吸水后套管损坏过程。