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套管环空压力模拟装置

阅读：1026发布：2020-07-05

专利汇可以提供套管环空压力模拟装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种套管环空压力模拟装置。本发明套管环空压力模拟装置，通过油管以及套设在油管外侧的套管组件，套管钻进包括多个从内向外依次套设的套管，模拟深水油气井的井身结构，各个管路的两端分别通过密封装置实现密封连接，且密封装置上分别设置有测试液进口和测试液出口，通过压力传感器检测油管、套管环空和第一环空内部的压力，从而可以准确获得油管和各个环空内的压力值，进而可以准确评估水下进口安全，减少生产事故，提高生产安全和效率。，下面是套管环空压力模拟装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种套管环空压力模拟装置，其特征在于，包括：压力传感器、油管以及套设在所述油管外侧的套管组件；所述套管组件包括多个从内向外依次套设的套管，且相邻的套管之间的间隙形成套管环空，最内层的套管和所述油管之间的间隙形成第一环空；
所述油管和多个所述套管的第一端通过第一密封装置密封连接，所述油管和所述多个套管的第二端通过第二密封装置密封连接；
所述第一密封装置上设置有分别连通所述油管、所述套管环空和所述第一环空的测试液出口；所述第二密封装置上设置有分别连通所述油管、所述套管环空和所述第一环空的测试液进口；
所述压力传感器为多个，分别用于检测所述油管、所述套管环空和所述第一环空内部的压力。
2.根据权利要求1所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，最外层套管的外侧面安装有应变片，用于检测最外层套管的变形量。
3.根据权利要求2所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，第一密封装置包括：油管头、套管头以及法兰盘；
所述法兰盘中心设置有中心通孔；
所述油管的第一端穿过所述中心通孔与所述油管头密封连接；
每一个套管的第一端均对应设置有一个所述套管头、且与该套管头的第一端密封连接；每一个套管头的第二端均与所述法兰盘密封连接。
4.根据权利要求3所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，
所述法兰盘上设置有与所述第一环空连通的第一测试通道、与所述套管环空连通的套管测试通道；所述油管头上设置有与所述油管连通的油管测试通道；
所述第一测试通道、所述套管测试通道以及所述油管测试通道内分别设置有所述压力传感器。
5.根据权利要求3所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，所述测试液出口包括油管测试液出口、第一测试液出口以及套管测试液出口；
所述油管测试液出口设置在所述油管头上，所述油管头上设置有连通所述油管内部和所述油管测试液出口的油管出液通道；
所述第一测试液出口以及所述套管测试液出口分别设置在所述法兰盘上，且所述法兰盘上设置有连通所述第一测试液出口和所述第一环空的第一出液通道、连通所述套管测试液出口和所述套管环空的套管出液通道。
6.根据权利要求5所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，
所述油管头上还设置有油管放气口，且所述油管头内设置有连通所述油管内部和所述油管放气口的油管放气通道；
所述法兰盘上还设置有第一放气口以及套管放气口；且所述法兰盘上还设置有连通所述第一放气口和所述第一环空的第一放气通道、连通所述套管放气口和所述套管环空的套管放气通道。
7.根据权利要求1-6任一项所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，所述第二密封装置包括：油管座以及多个套管座；
所述油管座的第一端与所述油管的第二端密封连接；
每一个套管的第二端均对应设置一个套管座、且与该套管座的第一端密封连接；
所述油管座的第二端和多个所述套管座的第二端由内向外依次密封连接。
8.根据权利要求7所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，
所述油管座包括：油管座本体、设置在所述油管座本体第一端的第一座体以及设置在所述油管座本体第二端的第二座体，且所述第二座体的直径大于所述油管座本体的直径；
所述油管的第二端套设在所述第一座体的外侧；
所述套管座包括套管座本体以及设置在所述套管座本体第一端的套管座凸起；所述套管的第二端套设在所述套管座凸起的外侧；
所述油管座本体和多个套管座本体由内向外依次密封连接。
9.根据权利要求8所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，
所述测试液进口包括油管测试液进口、第一测试液进口以及套管测试液进口；
所述第二座体上安装有底部接头，所述油管测试液进口设置在所述底部接头上，且所述底部接头、所述油管座本体和所述第一座体的中心部内设置有连通所述油管内部和所述油管测试液入口的油管进液通道；
所述第一测试液进口设置在所述第二座体上，且所述第二座体和所述油管座本体的边缘部设置有连通第一环空和所述第一测试液进口的第一进液通道；
所述套管测试液进口设置所述套管座上，且所述套管座内设置有连通所述套管环空和所述套管测试液进口的套管进液通道。
10.根据权利要求1-6任一项所述的套管环空压力模拟装置，其特征在于，还包括数据采集装置和液压控制装置；
所述数据采集装置与所述压力传感器电连接；
所述液压控制装置通过液压回流管线与所述测试液出口连通，通过液压进液管线与所述测试液进口连通。

说明书全文

套管环空压力模拟装置

技术领域

[0001] 本发明涉及海洋油气钻井及开发技术领域，尤其涉及一种套管环空压力模拟装置。

背景技术

[0002] 深水油气田已成为全球油气资源供应的重要产地，开发深水油气资源具有高投入、高风险、高回报的特征。水下井口是深水油气井钻井、完井、生产的关键设备，在钻井、完井作业过程中,水下井口下端连接多层套管，上端连接防喷器组和隔水管；在生产过程中,水下井口下端连接多层套管，上端连接水下采油树,井底高温储层流体经过油管通过水下井口、采油树、立管进入采油平台。由于注水泥工艺技术的限制和固井方案设计，部分完井液留存在各层套管之间的环形空间中，完井液柱上端为井口套管挂、下端为水泥环，形成了密闭空间。但是,在压裂增产作业、生产过程中，固井水泥环会受到井筒传热及环空流体热膨胀增压的影响，固井水泥环受到温度变化和内压变化等多种载荷的共同影响，面临着拉伸失效和剪切失效，拉伸失效和剪切失效会导致固井水泥环内部会产生微小的裂缝或环形间隙。储层内的高压气体经由裂缝或环形间隙流动至井口的多层套管环空内聚集，随着密闭环空内部的气体质量增多，多层套管环空内流体的压力将不断升高，多层套管环空内的压力超过一定压力值后，会破坏套管，影响油气井的安全。

[0003] 在现有技术中，水下井口安装和结构复杂，不能直接测量油井在测试、生产阶段，各层套管环空之间的压力值，只能通过理论计算的方法获得，进而评估井口安全。

[0004] 但是，通过理论分析各层套管环空的压力变化，理论模型的假设条件和计算参数与真实的井筒多层套管环空结构存在一定差异，导致计算结果与多层套管环空的实际压力差别较大，不能满足井口安全评估的实际需要。

发明内容

[0005] 本发明提供一种套管环空压力模拟装置，以解决现有理论计算套管环空压力不准确，不能满足井口安全评估需要的技术问题。

[0006] 本发明提供一种套管环空压力模拟装置，包括：压力传感器、油管以及套设在所述油管外侧的套管组件；所述套管组件包括多个从内向外依次套设的套管，且相邻的套管之间的间隙形成套管环空，最内层的套管和所述油管之间的间隙形成第一环空；所述油管和多个所述套管的第一端通过第一密封装置密封连接，所述油管和所述多个套管的第二端通过第二密封装置密封连接；所述第一密封装置上设置有分别连通所述油管、所述套管环空和所述第一环空的测试液出口；所述第二密封装置上设置有分别连通所述油管、所述套管环空和所述第一环空的测试液进口；所述压力传感器为多个，分别用于测量所述油管、所述套管环空和所述第一环空内部的压力。

[0007] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，最外层套管的外侧面安装有应变片，用于检测最外层套管的变形量。

[0008] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，第一密封装置包括：油管头、套管头以及法兰盘；所述法兰盘中心设置有中心通孔；所述油管的第一端穿过所述中心通孔与所述油管头密封连接，且所述油管的第一端和所述油管头之间设置有第一密封件；每一个套管的第一端均对应设置有一个所述套管头、且与该套管头的第一端密封连接；每一个套管头的第二端均与所述法兰盘密封连接。

[0009] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述法兰盘上设置有与所述第一环空连通的第一测试通道、与所述套管环空连通的套管测试通道；所述油管头上设置有与所述油管连通的油管测试通道；所述第一测试通道、所述套管测试通道以及所述油管测试通道内分别设置有所述压力传感器。

[0010] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述测试液出口包括油管测试液出口、第一测试液出口以及套管测试液出口；所述油管测试液出口设置在所述油管头上，所述油管头上设置有连通所述油管内部和所述油管测试液出口的油管出液通道；所述第一测试液出口以及所述套管测试液出口分别设置在所述法兰盘上，且所述法兰盘上设置有连通所述第一测试液出口和所述第一环空的第一出液通道、连通所述套管测试液出口和所述套管环空的套管出液通道。

[0011] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述油管头上还设置有油管放气口，且所述油管头内设置有连通所述油管内部和所述油管放气口的油管放气通道；所述法兰盘上还设置有第一放气口以及套管放气口；且所述法兰盘上还设置有连通所述第一放气口和所述第一环空的第一放气通道、连通所述套管放气口和所述套管环空的套管放气通道。

[0012] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述第二密封装置包括：油管座以及多个套管座；所述油管座的第一端与所述油管的第二端密封连接；每一个套管的第二端均对应设置一个套管座、且与该套管座的第一端密封连接；所述油管座的第二端和多个所述套管座的第二端由内向外依次密封连接。

[0013] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述油管座包括：油管座本体、设置在所述油管座本体第一端的第一座体以及设置在所述油管座本体第二端的第二座体，且所述第二座体的直径大于所述油管座本体的直径；所述油管的第二端套设在所述第一座体的外侧；所述套管座包括套管座本体以及设置在所述套管座本体第一端的套管座凸起；所述套管的第二端套设在所述套管座凸起的外侧；所述油管座本体和多个套管座本体由内向外依次密封连接。

[0014] 如上所述的套管环空压力模拟装置，其中，所述测试液进口包括油管测试液进口、第一测试液进口以及套管测试液进口；所述第二座体上安装有底部接头，所述油管测试液进口设置在所述底部接头上，且所述底部接头、所述油管座本体和所述第一座体的中心部内设置有连通所述油管内部和所述油管测试液入口的油管进液通道；所述第一测试液进口设置在所述第二座体上，且所述第二座体和所述油管座本体的边缘部设置有连通第一环空和所述第一测试液进口的第一进液通道；所述套管测试液进口设置所述套管座上，且所述套管座内设置有连通所述套管环空和所述套管测试液进口的套管进液通道。

[0015] 如上所述的套管环空压力模拟装置，还包括数据采集装置和液压控制装置；所述数据采集装置与所述压力传感器电连接；所述液压控制装置通过液压回流管线与所述测试液出口连通，通过液压进液管线与所述测试液进口连通。

[0016] 本发明套管环空压力模拟装置，通过油管以及套设在油管外侧的套管组件，套管钻进包括多个从内向外依次套设的套管，模拟深水油气井的井身结构，各个管路的两端分别通过密封装置实现密封连接，且密封装置上分别设置有测试液进口和测试液出口，通过压力传感器检测油管、套管环空和第一环空内部的压力，从而可以准确获得油管和各个环空内的压力值，进而可以准确评估水下进口安全，减少生产事故，提高生产安全和效率。附图说明

[0017] 图1为本发明套管环空压力模拟装置的结构示意图；

[0018] 图2为图1中第一密封装置部分的放大示意图；

[0019] 图3为图1中第二密封装置的结构示意图；

[0020] 图4为图3中油管座的结构示意图。

[0021] 附图标记说明：

[0022] 1：油管；11：油管头；111：油管头本体；112：油管头凸起；113：油管测试通道；114：油管出液通道；115：油管放气通道；12：油管座；121：油管座本体；122：第一座体；123：第二座体；124：油管进液通道；125：第一进液通道；

[0023] 2：第一套管；21：第一套管头；22：第一套管座；221：第一套管座本体；222：第一套管座凸起；

[0024] 3：第二套管；31：第二套管头；32：第二套管座；321：第二套管座本体；322：第二套管座凸起；323：第二进液通道；

[0025] 4：第三套管；41：第三套管头；42：第三套管座；421：第三套管座本体；422：第三套管座凸起；423：第三进液通道；

[0026] 5：第四套管；51：第四套管头；52：第四套管座；521：第四套管座本体；522：第四套管座凸起；523：第四进液通道；

[0027] 6：压力传感器；7：应变片；

[0028] 8：法兰盘；801：第一测试通道；802：第二测试通道；803：第三测试通道；804：第四测试通道；805：第一出液通道；806：第二出液通道；807：第三出液通道；808：第四出液通道；809：第一放气通道；810：第二放气通道；811：第三放气通道；812：第四放气通道；

[0029] 9：底部接头；10：液压控制装置；101：液压回流管线；102：液压进液管线；103：液压管线接头；

[0030] 20：第一环空；30：第二环空；40：第三环空；50：第四环空；60：数据采集装置；601：测试引线；70：放气阀；80：紧固件；90：密封件。

具体实施方式

[0031] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0032] 图1为本发明套管环空压力模拟装置的结构示意图；图2为图1中第一密封装置部分的放大示意图；图3为图1中第二密封装置的结构示意图；图4为图3中油管座的结构示意图。

[0033] 参照图1至图4，本实施例提供一种套管环空压力模拟装置，包括：压力传感器6、油管1以及套设在油管1外侧的套管组件；套管组件包括多个从内向外依次套设的套管，且相邻的套管之间的间隙形成套管环空，最内层的套管和油管1之间的间隙形成第一环空20；油管1和多个套管的第一端通过第一密封装置密封连接，油管1和多个套管的第二端通过第二密封装置密封连接；第一密封装置上设置有分别连通油管1、套管环空和第一环空20的测试液出口；第二密封装置上设置有分别连通油管1、套管环空和第一环空的测试液进口；压力传感器6为多个，分别用于检测油管、套管环空和第一环空的内部压力。

[0034] 具体地，本实施例中套管组件可以包括两个、三个等多个套管，多个套管由内相位依次套设设置。优选地，套管组件包括由内向外依次套设的第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5，第一套管2和油管1之间的间隙形成第一环空20，第二套管3和第一套管2之间的间隙琮琤第二环空30，第三套管4和第二套管3之间的间隙形成第三环空40，第四套管5和第三套管4之间的间隙形成第四环空。其中，油管1、第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5均为圆柱状，油管1模拟实际生产中的油管结构，第一套管2模拟实际生产中的生产套管，第二套管3模拟实际生产中的中间套管，第三套管4模拟实际生产中的表层套管，第四套管5模拟实际生产中的表层套管导管。油管1和各个套管的第一端通过第一密封装置密封连接，油管1和各个套管的第二端通过第二密封装置密封连接，其中第一密封装置和第二密封装置可以是接头连接，也可以是焊接等，在此不做限定。通过上述设置本实施例模拟深水油气井的井身结构。

[0035] 为模拟深水油气井内各个环空中液体的流动，本实施例第一密封装置上设有分别连通油管1、第一环空20、第二环空30、第三环空40以及第四环空50的测试液出口，在第二密封装置上设有分别连通油管1、第一环空20、第二环空30、第三环空40以及第四环空50的测试液进口，将测试液出口和测试液进口分别通过管线与液体提供装置连通，即可在各管路内形成预设压力的测试液，以模拟深水油气井内的液体状态。

[0036] 压力传感器6可以分别设置在油管1、第一环空20、第二环空30、第三环空40以及第四环空50的内部，压力传感器6可以设置在其他与油管1、第一环空20、第二环空30、第三环空40以及第四环空50连通的通道内，例如在第一密封装置或者第二密封装置上开设有与油管1和各个环空内部连通的测试通道，压力传感器安装在测试通道内。本发明对压力传感器的类型不做限定。

[0037] 本实施例提供的套管环空压力模拟装置，通过油管以及套设在油管外侧的套管组件，套管组件包括多个从内向外依次套设的套管，模拟深水油气井的井身结构，各个管路的两端分别通过密封装置实现密封连接，且密封装置上分别设置有测试液进口和测试液出口，通过压力传感器检测油管、套管环空和第一环空的内部压力，从而可以准确获得油管和各个环空内的压力值，进而可以准确评估水下进口安全，减少生产事故，提高生产安全和效率。

[0038] 进一步地，为了验证套管环空压力模拟装置测量压力的准确性，本实施例的最外层套管的外侧面安装有应变片7，用于检测最外层套管的变形量。通过应变片7测试最外层套管的机械变形量，然后计算获得最外层套管内的压力值，与最外层套管内设置的压力传感器测试的压力值进行比较，判断模拟装置的一致性。本发明对应变片的类型不做限定。

[0039] 当然，为了验证油管和多层套管内的各个压力值的准确性，在油管1、第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5的外侧面均可以设置有应变片，应变片的测试引线通过第一密封装置或者第二密封装置连接到各层套管外，测试引线在通过第一密封装置或者第二密封装置应设置良好的密封，保证油管和各层套管内的密封性。

[0040] 在一些可选的实施例中，第一密封装置包括：油管头11、套管头以及法兰盘8；法兰盘8中心设置有中心通孔；油管1的第一端穿过中心通孔与油管头11密封连接；每一个套管头的第一端对应设置有一个所述套管头、且与该套管头的第一端密封连接；每一个套管头的第二端均与法兰盘8密封连接。

[0041] 套管组件包括多个套管，相应的套管头也设置有多个。以套管组件包括第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5的为例进行说明，第一密封装置包括油管头11、第一套管头21、第二套管头31、第三套管头41、第四套管头51以及法兰盘8。

[0042] 法兰盘8中心部设置有轴向中心通孔，油管1的第一端穿设过中心通孔后与油管头11密封连接。油管头11包括油管头本体111以及设置在油管头本体111第二端的油管头凸起
112，油管头凸起112的直径小于油管头本体111的直径，油管1第一端的套设在油管头凸起
112的外侧，通过紧固件80实现油管1和油管头凸起112固定连接，且油管头凸起112上设置有安装槽，用于安装密封件90以保证与油管1的密封性。可选地，紧固件80设置为多个，例如三个、四个等，沿油管1的圆周方向间隔设置。可选地，密封件90可以设置有一个或者两个、三个等多个，多个密封件90沿油管头凸起112的轴向间隔设置。当然，油管头凸起112还可以和油管1的第一端通过螺纹连接或中间接头等实现固定连接。

[0043] 第一套管头21包括第一套管头本体以及设置在第一套管头本体第二端的第一套管头凸起，且第一套管头本体的直径大于第一套管头凸起的直径。第一套管头本体和第一套管头凸起的中心部开设有轴向通孔。第一套管2的第一端套设在第一套管头凸起的外侧面，且第一套管21的第一端的端面与第一套管头本体的第二端的端面抵接。可选地，第一套管2的第一端可以与第一套管头凸起螺纹连接、通过紧固件等实现固定连接，优选地，第一套管2的第一端与第一套管头凸起焊接。优选地，法兰盘8通过紧固件80与第一套管头本体的第一端固定连接。紧固件80可以为多个，例如，三个、四个等，多个紧固件80沿第一套管头本体的圆周方向间隔设置。法兰盘8与第一套管头本体之间还可以设置有密封件。

[0044] 第二套管头31、第三套管头41以及第四套管头51的结构、连接方式与第一套管头21的结构、连接方式相同，在此不再赘述。

[0045] 进一步地，法兰盘8上设置有与第一环空20连通的第一测试通道801、与套管环空连通的套管测试通道；油管头11上设置有与油管1连通的油管测试通道113；第一测试通道801、套管测试通道以及油管测试通道113内分别设置有压力传感器6。

[0046] 具体地，油管头11的油管头凸起112中心部轴向开设有共用中心通道，油管头本体111设置有油管测试通道113，油管测试通道113通过共用中心通道与油管1内部连通，压力传感器6设置在油管测试通道113内。压力传感器6可以与油管测试通道113螺纹连接，或者，先将压力传感器6放置在油管测试通道113内，然后再灌入密封胶进行密封固定连接。优选地，压力传感器6的第二端与油管测试通道113螺纹连接，压力传感器6的第一端位于油管测试通道113的外侧，方便连接测试引线601。

[0047] 法兰盘8上设置有与第一环空20连通的第一测试通道801、与第二环空30连通的第二测试通道802、与第三环空40连通的第三测试通道803、与第四环空50连通的第四测试通道804。第一测试通道801、第二测试通道802、第三测试通道803以及第四测试通道804分别设置有压力传感器6。优选地，压力传感器6的第二端与测试通道螺纹连接，压力传感器6的第一端位于测试通道外侧，方便连接测试引线601。

[0048] 更进一步地，测试液出口包括油管测试液出口、第一测试液出口以及套管测试液出口；油管测试液出口设置在油管头11上，油管头11上设置有连通油管1内部和油管测试液出口的油管出液通道114；第一测试液出口以及套管测试液出口分别设置在法兰盘8上，且法兰盘8上设置有连通第一测试液出口和第一环空20的第一出液通道805、连通套管测试液出口和套管环空的套管出液通道。

[0049] 具体地，油管测试液出口位于油管头本体111上，且油管出液通道114设置在油管头本体111上，油管出液通道114通过油管头凸起112上的共用中心通道与油管1内部连通。优选地，油管出液通道114与油管测试通道113相对。液体提供装置的管线通过液压管线接头与油管出液通道114连通，液压管线接头可以与油管出液通道114螺纹连接。

[0050] 法兰盘8上设置有第一测试液出口、第二测试液出口、第三测试液出口以及第四测试液出口，且法兰盘8上还设置有第一出液通道805、第二出液通道806、第三出液通道807以及第四出液通道808，其中，第一出液通道805连通第一测试液出口与第一环空20，第二出液通道806连通第二测试液出口与第二环空30，第三出液通道807连通第三测试液出口与第三环空40，第四出液通道808连通第四测试液出口与第四环空50。

[0051] 可选地，在法兰盘8通过紧固件80与第一套管头本体的第一端固定连接的情况下，第一出液通道805设置在相邻的两个紧固件80之间的间隔中，第一测试通道801可以与第一出液通道805设置在相同的间隔中，当然为了方便安装，优选地，第一测试通道801设置在另外的相邻紧固件80之间的间隔中。第二出液通道806、第三出液通道807以及第四出液通道808的设置情况与第一出液通道805类似，在此不做赘述。

[0052] 为了在油管及各层套管内通入液体，油管头11上还设置有油管放气口，且油管头11内设置有连通油管1内部和油管放气口的油管放气通道115；法兰盘8上还设置有第一放气口以及套管放气口；且法兰盘8上还设置有连通第一放气口和第一环空10的第一放气通道809、连通套管放气口和套管环空的套管放气通道。

[0053] 具体地，油管放气口11设置在油管头11的油管头本体111上，且油管放气通道115设置在油管头本体111上，油管放气通道115通过油管头凸起112上的共用中心通道与油管1内部连通。可选地，油管头本体111为十字形四通道结构，十字形四通道的第一个通道与油管头凸起112的共用中心通道连通且同轴；十字形四通道的第二个通道为油管测试通道113，其轴向与共用中心通道垂直；十字形四通道的第三个通道为油管出液通道114，其轴向与共用中心通道垂直；十字形四通道的第四个通道为油管放气通道115，其与共用中心通道同轴。

[0054] 法兰盘8上设置有第一放气口、第二放气口、第三放气口以及第四放气口，且法兰盘8上还设置有第一放气通道809、第二放气通道810、第三放气通道811以及第四放气通道812。其中，第一放气通道809连通第一放气口和第一环空20，第二放气通道810连通第二放气口和第二环空30，第三放气通道811连通第三放气口和第三环空40，第四放气通道812连通第四放气口和第四环空50。在实验过程中，利用放气阀70将油管放气口、第一放气口、第二放气口、第三放气口以及第四放气口进行封堵；当需要向油管1和各套管环空内充入测试液时，打开放气阀70，向油管1和各套管环空内从入测试液。放气阀70可以是现有的放气阀结构，本发明对此不做限定。

[0055] 可选地，在法兰盘8通过紧固件80与第一套管头本体的第一端固定连接的情况下，第一放气通道809可以单独设置在相邻两个紧固件80之间的间隔中，当相邻两个紧固件80之间的间隔较大时，第一放气通道809也可以和第一测试通道801、第一出液通道805设置在同一个间隔中，例如，如图2所示，第一放气通道809与第一测试通道801位于同一个间隔中，但本发明不以此为限。第二放气通道810、第三放气通道811以及第四放气通道812的设置情况与第一放气通道809类似，在此不做赘述。

[0056] 在上述实施例的基础上，继续参照图1至图4，本实施例中第二密封装置包括：油管座12以及多个套管座；油管座12的第一端与油管1的第二端密封连接；每一个套管的第二端对应设置一个套管座、且与该套管座的第一端密封连接；油管座12的第二端和多个套管座的第二端由内向外依次密封连接。

[0057] 以套管组件包括由内向外依次套设的第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5为例进行说明，具体地，第二密封装置包括油管座12、第一套管座22、第二套管座32、第三套管座42以及第四套管座52。油管座12的第一端与油管1的第二端密封连接，油管座12的第二端与第一套管座22的第二端密封连接；第一套管座22的第一端与第一套管2的第二端密封连接；第二套管座32的第一端与第二套管3的第二端密封连接，第二套管座32的第二端与第一套管座22的第二端密封连接；第三套管座42的第一端与第三套管4的第二端密封连接，第三套管座42的第二端与第二套管座32的第二端密封连接；第四套管座52的第一端与第四套管5的第二端密封连接，第四套管座52的第二端与第三套管座42的第二端密封连接。需要说明的是，上述密封连接，可以是通过紧固件、设置密封件实现密封连接，也可以是螺纹连接，在此不做限定。

[0058] 进一步地，油管座12包括：油管座本体121、设置在油管座本体121第一端的第一座体122以及设置在油管座本体121第二端的第二座体123，且第二座体123的直径大于油管座本体121的直径；油管1的第二端套设在第一座体122的外侧；套管座包括套管座本体以及设置在套管座本体第一端的套管座凸起；套管的第二端套设在套管座凸起的外侧；油管座本体121和多个套管座本体由内向外依次密封连接。

[0059] 具体地，油管座12包括：油管座本体121、设置在油管座本体121第一端的第一座体122以及设置在油管座本体121第二端的第二座体123，且第二座体123的直径大于油管本体
121的直径，油管座本体121的直径大于第一座体122的直径。油管1的第二端套设在第一座体122的外侧，可选地，第一座体122的第一端设置有安装密封件90的密封槽，第一座体122的第二端外侧面设置有外螺纹，与油管1的第二端设置的内螺纹相配合。

[0060] 第一套管座22包括第一套管座本体221以及设置在第一套管座本体221第一端的第一套管座凸起222，第一套管座本体221的直径大于第一套管座凸起222的直径。第一套管2的第二端套设在第一套管座凸起222的外侧，第一套管座凸起222和第一套管2之间设置有密封件90，以实现密封。第一套管座凸起222可以与第一套管2螺纹连接，或者，通过紧固件
80将第一套管座凸起222和第一套管2固定连接在一起，还或者，第一套管座凸起222和第一套管2焊接在一起。第一套管座本体221套设在油管座本体121的外侧，第一套管座本体221的第二端与油管座本体121固定连接，且第一套管座本体221的第二端的端面抵接在第二座体123的第一端面上。油管座本体121的外侧面上开设有安装密封件90的安装槽，安装槽内安装有密封件90，保证油管座本体121和第一套管座本体221之间的密封性。第一套管座本体221的第二端与油管座本体121可以通过紧固件80实现固定连接，当然也可以是其他的连接形式，在此不做限定。

[0061] 第二套管座32包括第二套管座本体321以及设置在第二套管座本体321的第一端的第二套管座凸起322，第二套管座本体321的直径大于第二套管座凸起322的直径。第二套管3的第二端套设在第二套管座凸起322的外侧，且第二套管座凸起322与第二套管3之间设置有密封件90，以实现密封。第二套管座凸起322与第二套管3之间的连接形式与第一套管座凸起222和第一套管2之间的连接形式相同，在此不在赘述。第二套管座本体321套设在第一套管座本体221的外侧，且第二套管座本体321的第二端的端面抵接在第二座体123的第一端面上。第一套管座本体221的外侧面上开设有安装密封件90的安装槽，安装槽内安装有密封件90，保证第一套管座本体221和第二套管座本体321之间的密封性。第二套管座本体321与第一套管座本体221可以通过紧固件80实现固定连接，当然也可以是其他的连接形式，在此不做限定。

[0062] 第三套管座42包括第三套管座本体421以及设置在第三套管座本体421的第一端的第三套管座凸起422，第三套管座本体421的直径大于第三套管座凸起422的直径。第三套管4的第二端套设在第三套管座凸起422的外侧，且第三套管座凸起422与第三套管4之间设置有密封件90。第三套管座凸起422与第三套管4之间的连接形式与第一套管座凸起222和第一套管2之间的连接形式相同，在此不再赘述。第三套管座本体421套设在第二管座本体321的外侧。第三套管座本体421与第二管座本体321的连接、密封形式与第二套管座本体
321和第一套管座本体221的连接、密封形式相同，在此不再赘述。可选地，第三套管座本体
421的第二端设置有凸台，凸台的直径大于第三套管座本体421的直径。

[0063] 第四套管座52包括第四套管座本体521以及设置在第四套管座本体521的第一端的第四套管座凸起522，第四套管座本体521的直径大于第四套管座凸起522的直径。第四套管5的第二端套设在第四套管座凸起522的外侧，第四套管座凸起522与第四套管5的连接、密封方式与第一套管座凸起222和第一套管2之间的连接形式相同，在此不再赘述。第四套管座本体521套设在第三套管座本体421的外侧，第四套管座本体521的第二端的端面抵顶在第三套管座42的凸台面上。第四套管座本体521与第三套管座本体421的连接、密封形式与第二套管座本体321和第一套管座本体221的连接、密封形式相同，在此不再赘述。

[0064] 进一步地，测试液进口包括油管测试液进口、第一测试液进口以及套管测试液进口；第二座体上安装有底部接头9，油管测试液进口设置在底部接头9上，且底部接头9、油管座本体121和第一座体122的中心部设置有连通油管内部和油管测试液入口的油管进液通道124；第一测试液进口设置在第二座体123上，且第二座体123和油管座本体121的边缘部设置有连通第一环空20和第一测试液进口的第一进液通道125；套管测试液进口设置套管座上，且套管座内设置有连通套管环空和套管测试液进口的套管进液通道。

[0065] 具体地，底部接头9的第一端设置有外螺纹，与第二座体123中心部设置的内螺纹孔连接，且底部接头9的第一端开设有的安装槽，以安装密封件90进行密封。油管测试液进口设置在底部接头9上，底部接头9的中心部轴向开设有通道，油管座本体121以及第一座体122的中心部轴向开设有与底部接头9的中心部轴向开设的通道同轴的通道。其中，油管进液通道124包括底部接头9的中心部轴向开设的通道、油管座本体121以及第一座体122的中心部轴向开设的通道，油管测试液进口通过油管进液通道124与油管1内部连通。

[0066] 由于第一套管座本体221与第二套管座本体321的第二端都与第二座体123的第一端抵接，将第一测试液进口设置在第二座体123上，且第二座体123和油管座本体121的边缘部设置有第一进液通道125，第一进液通道125连通第一环空20和第一测试液进口。当然，第二套管座本体321的第二端与第二座体123的第一端具有安装空间，第一测试液进口也可以设置在第一套管座本体221上，此时，第一套管座本体221和第一套管座凸起222内设置有连通第一测试液进口和第一环空的第一进液通道，其具体结构与第二套管座本体321设置第二测试液进口的形式相似。

[0067] 第二测试液进口设置在第二套管座本体321上，且第二套管座本体321和第二套管座凸起322内设置有第二进液通道323，第二进液通道323连通第二测试液进口和第二环空30。

[0068] 第三测试液进口设置在第三套管座本体421上，且第三套管座本体421和第三套管座凸起422内设置有第三进液通道423，第三进液通道423连通第三测试液进口和第三环空40。

[0069] 第四测试液进口设置在第四套管座本体521上，且第四套管座本体521和第四套管座凸起522内设置有第四进液通道523，第四进液通道523连通第四测试液进口和第四环空50。

[0070] 在上述实施例的基础上，本实施例套管环空压力模拟装置还包括数据采集装置60和液压控制装置10；数据采集装置60与压力传感器6电连接；液压控制装置10通过液压回流管线101与测试液出口连通，通过液压进液管线102与测试液进口连通。

[0071] 具体地，数据采集装置60通过测试引线601与各个压力传感器6电连接，且通过测试引线601与应变片7电连接，进行数据采集。当然，数据采集装置60可以设置有处理器、显示屏等，处理器将数据进行处理直接显示在显示屏上。

[0072] 液压控制装置10用于控制实验中测试液的排入、排出以及实验压力控制，其可以是现有的液压伺服控制装置等，在此不做限定。液压回流管线101和液压进液管线102分别设置有液压管线接头103，通过液压管线接头103分别与测试液出口和测试液进口连通，其中液压管线接头103可以是现有的液压管线接头结构，本发明对此不做限定。

[0073] 需要说明的是，在本发明中，密封件90可以选用密封圈等现有技术中的任意示意密封装置。紧固件80可以选用紧固螺钉等现有技术下任意适宜的紧固装置。

[0074] 继续参照图1，下面具体描述套管环空压力模拟装置的安装、实验过程：

[0075] 将油管1、第一套管2、第二套管3、第三套管4以及第四套管5从内向外依次套入；油管头11安装密封件90后，通过紧固件80与油管2的第一端固定连接；油管座12安装密封件90后与油管2的第二端固定连接；将底部接头2安装密封件90后与油管座12固定连接。各个套管的第一端通过套管头与法兰盘8密封连接，各个套管的第二端通过套管座实现密封连接。将压力传感器6安装在各测试通道内，并将应变片7安装在第四套管5的外侧面，将压力传感器6和应变片7通过测试引线601连接至数据采集装置60。将放气阀70安装在各个放气通道上，并将液压回流管线101的一端通过液压管线接头103安装到出液通道上，液压回流管线
101的另一端与液压控制装置10连通；将液压进液管线102的一端通过液压管线接头103安装到进液通道上，液压进液管线102的另一端与液压控制装置10连通。

[0076] 打开放气阀70，通过液压进液管线102向各个环空内泵入测试液体，当液体充满环空后，关闭放气阀70。液压控制装置10向各个环空内加压，开始试验，数据采集装置60记录压力传感器6和应变传感器7的测量数据。

[0077] 本实施例提供的套管环空压力模拟装置，通过油管以及套设在油管外侧的套管组件，套管钻进包括多个从内向外依次套设的套管，模拟深水油气井的井身结构，各个管路的两端分别通过密封装置实现密封连接，且密封装置上分别设置有测试液进口和测试液出口，在第一密封装置上设置与油管、套管环空和第一环空连通的测试通道，测试通道内设有压力传感器，在最外层套管的外侧设有应变片，通过数据采集装置采集数据，从而可以准确获得油管和各个环空内的压力值，进而可以准确评估水下进口安全，减少生产事故，提高生产安全和效率。

[0078] 在本发明的描述中，需要理解的是，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0079] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0080] 在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0081] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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套管环空压力模拟装置

套管环空压力模拟装置

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