Устройство для испытания обсадных труб Советский патент 1981 года по МПК E21B17/00 G01M3/12 

I

Изобретеиие относится к исследованию прочности конструкций и используется для изучения напряженного состояния и несущей способности обсадных труб, нагруженных наружным давлением.

Известно устройство для испытания обсадных труб, состоящее из автоклава, в который помещен цилиндрический блок породы, внутри которого вставлена обсадная труба со стержнем, снабженная фасонными гайками.

Данное устройство служит для испытания обсадных труб наружным давлением при равномерном всестороннем нагружении 1.

Известна установка для исследования сопротивляемости смятию колец под действием внешнего давления, состоящая из корпуса, со штуцером для ввода рабочего агента эластичный патрубок и торцовые уплотнения.

Известно, что трубы, работающие в интервале устойчивых пород, подвергаются в процессе эксплуатации воздействию равномерного, по. периметру сечения, гидравлического нагружения составным столбом глинистого и цементного раствора или давлением флюида нефтегазоводоносных горизонтов 2.

Однако при работе обсадных колонн в интервале высокопластичных отложений (солей, глин), отдельные короткие участки их подвергаются неравномерному по периметру сечения нагружению вытекающей в ствол горной породы, причем соотношение между величинами сосредоточенной нагрузки и гидравлического подпора изменяется в широких пределах. При таком виде нагружения несущая способность обсадных труб снижается в 4-8 раз.

Кроме того, эластичная рубащка в процессе эксперимента часто вдавливается в микрозазор между испытываемым образцом и торцовыми уплотнениями, что приводит к нарушению ее целостности и срыву испытаний.

Цель изобретения - повышение надежности работы и точности испытаний за счет приближения их к скважинным условиям.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено втулкой с секторовидными окнами, установленной концентричНо внутри эластичного патрубка, причем концы втулки размещены в тоцовых уплотнениях, в одном из которых и соответствующем ему конце втулки выполнены радиальные отверстия. Кроме того, втулка но периметру секторовидных окон с наружной стороны имеет проточку и снабжена размещенными в них предохранительными кольцами, выполненными в виде эллиптической ленты с надрезами по внутреннему периметру. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в сборе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - предохранительные кольца в исходном (не рабочем) состоянии. Устройство состоит из корпуса 1, эластичного патрубка 2, располагающегося между корпусом 1 и втулкой 3, имеющей секторовидные окна 4. наружная поверхность которых имеет проточку 5, по периметру секторовидных окон 4. Втулка 3 оснащена также кольцевой проточкой 6 с отверстием 7. Торци В7улки 3 и испытываемого образца 8, а также торцы эластичной рубащки 2 герметизированы узлами торцовых уплотнений 9. С целью предохранения от вдавливания эластичной рубашки 2 в микрозазор между втулкой 3 и образцом 8 в пазы 5 вставлены предохранительные кольца 10. Они представляют собой ленту, имеющую ширину, равную двум толщинам стенки втулки 3, выполненную в виде эллипса и имеющую надрезы по всему внутреннему пери.адетру на глубину 3/4 от ширины ленты. Надрезы дают возможность образовавшимся лепесткам отгибаться от плоскости кольца, под действием давления эластичной рубащки 2. Устройство имеет штуцер 11 для создания давления Р). Одно из торцовых уплотнений имеет отверстие 12, для создания гидравлического подпора Р J на испытуемый образец через кольцевую проточку 6 и отверстие 7. Кольцевая проточка 6 предназначена для компенсации возможной несоосности указанных отверстий. Места ввода давлений PI , Рг и слива показаны (фиг. 1) стрелками. Устройство работает следующим образом. При подаче давления Pi эластичный патрубок 2 растягивается и плотно прилегает к испытуемому образцу 8 в площади секторовидных окон 4, создавая на испытуемый образец сосредоточенное усилие. Затем подается дополнительное давление Рг через отверстие 11, кольцевую проточку 6 и отверстие 7, создавая на испытываемый образец гидравлический подпор. Давление Р а. может быть различного значения, при этом если: трубы испытываются равномерным наружным давлением, если Pj, 0 - трубы испытываются только сое редоточенным усилием, если - трубы испытываются совместным воздействием сосредоточенного усилия и гидравлического подпора, причем соотношения между PI и PI могут быть самые различные. Режим . практического значения не имеет. Предохранительные кольца 10, лепестки которых, отгибаясь, перекрывают толщину стенки втулки 3 и нижними своими концами - микрозазор между втулкой 3 и испытываемым образцом 8 по всему периметру секторовидных окон 4, защищают эластичный патрубок 2 от вдавливания в этот микрозазор. Устройство дает возможность испыты вать обсадные трубы при всех видах нагружения их йнещним давлением, имеющим в реальных условиях место. Кроме этого, предлагаемое изобретение дает возможность реализовать совместное воздействие гидравлического подпора и сосредоточенной нагрузки. Внедрение устройства позволяет создать методику расчета обсадных труб для работы в подобных условиях. Расчеты труб по такой методике позволяют в одних случаях снизить расходы на ликвидацию аварий с колоннами, в других случаях - уменьщить расход металла на метр проходки. Формула изобретения 1.Устройство для испытания обсадных труб на прочность наружным давлением, включающее корпус со штуцером, эластичный патрубок и торцовые уплотнения, отличаюш,ееся тем, что, с целью повышения точности испытаний за счет приближения, их к скважинным условиям, оно снабжено втулкой с секторовидными окнами, установленной концентрично внутри эластичного патрубка, причем концы втулки размещены в торцовых уплотнениях, а в одном из торцовых уплотнений и соответствующем ему конце втулки выполнены радиальные отверстия. 2.Устройство.по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, втулка по периметру секторовидных окон с наружной стороны имеет проточку и снабжена размещенными в них предохранительными кольцами, выполненными в виде эллиптической ленты с надрезами по внутреннему периметру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 154421, кл. G 01 М 3/12, 1963. 2.Измайлов Л. Б. Установка для исследования сопротивляемости и смятия колец под действием внешнего давления -Осложнения при бурении и цементировании с(важин. - Труды ВНИИКРнефти, Краснодар 1973, с. 120-123 (прототип).