專利名稱：復(fù)合射孔器動態(tài)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣井測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種復(fù)合射孔器的動態(tài)測試裝置。
背景技術(shù)：
復(fù)合射孔器(復(fù)合射孔槍)已經(jīng)在油田應(yīng)用多年，得到了油田的普遍認(rèn)同。隨著復(fù)合射孔技術(shù)的發(fā)展，特別是對火藥性能研究、裝藥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及槍、彈、藥的匹配性能檢測等都提出了更高的要求，因此，客觀上急需一種對復(fù)合射孔器產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品驗收能起指導(dǎo)作用的地面測試方法及裝置。目前，復(fù)合射孔器井下壓力-時間動態(tài)曲線(以下簡稱p-t曲線)的動態(tài)測試技術(shù)已在油田初步應(yīng)用，其原理是將壓力傳感器鑲嵌固定在一個具有數(shù)據(jù)采集與存儲功能的記憶棒上，并將記憶棒與射孔器相聯(lián)接，獲得的數(shù)據(jù)儲存在記憶棒內(nèi)，提槍后再將記憶棒安裝在計算機上釋放，取得井筒環(huán)空的p-t曲線。該技術(shù)的不足是1)不能測出射孔槍槍內(nèi)的p-t曲線，而槍內(nèi)p-t曲線對射孔槍的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義2)由于儀器抗沖擊性能差，所以測試的可靠性不能保證；3)受油、氣井井筒空間的限制，物理存儲器體積較小，可存儲的空間小，采樣頻率低，采樣點太少，難以捕捉到實際的壓力峰值，引起壓力峰值失真；4)受井筒溫度的影響，測試零點漂移，不能真實反映射孔器的實際應(yīng)用效果；5)檢測工藝復(fù)雜、成本太高；6)在一組實驗中，無法獲得同一井筒的初始試驗條件，試驗結(jié)果可比性差；7)在研發(fā)產(chǎn)品、試制產(chǎn)品和定型前產(chǎn)品一般不能獲得油田下井試驗許可。因此，目前的這種井下測試技術(shù)無法對射孔槍的研制和設(shè)計進行指導(dǎo)，也無法對研制的射孔槍產(chǎn)品進行下井前的檢驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種可在地面進行的復(fù)合射孔器動態(tài)測試裝置，該測試裝置測試的可靠性高，不但可以測試復(fù)合射孔槍環(huán)空的壓力-時間動態(tài)過程(即環(huán)空p-t曲線)，還可以同時測試射孔槍槍內(nèi)的壓力-時間動態(tài)過程。
解決上述問題的技術(shù)方案是所提供的復(fù)合射孔器動態(tài)測試裝置具有1)一個模擬靶體，它由簡體、從該筒體內(nèi)腔上端向下依次安裝的套管靶、水泥環(huán)和模擬靶組成，模擬靶外周與該筒體內(nèi)壁間有一注入液體的第一空腔；2)一個置于模擬靶體上且內(nèi)腔為圓筒形的容器，容器壁上設(shè)有與容器內(nèi)腔相通的安裝第一傳感器的測壓孔、安裝第二傳感器的測壓孔和安裝起爆線的引線孔，容器下部有放置上述套管靶的通孔；3)一個置于上述容器內(nèi)腔的模擬復(fù)合射孔槍單元，該射孔槍單元具有槍身、單發(fā)射孔彈和火藥，復(fù)合射孔槍槍身與所述容器的內(nèi)壁及上述套管靶間有一注入液體的第二空腔；4)上述安裝第一傳感器的測壓孔通過一個保護套與射孔槍槍內(nèi)相通，安裝第二傳感器的測壓孔與上述注入液體的第二空腔相通，所說的保護套上設(shè)有多個與測壓孔相通的放射狀排列的孔。
上述第一傳感器用于測量射孔槍的槍內(nèi)p-t曲線，第二傳感器用于測量射孔槍的環(huán)空p-t曲線，套管靶模擬油井套管，水泥環(huán)模擬油井的水泥井壁，模擬靶用于模擬巖層，第一空腔注入高壓液體后用于模擬巖層的受壓狀態(tài)，第二空腔注入高壓液體后用于模擬射孔槍入井后其槍身外的環(huán)空狀態(tài)。
上述的保護套用于保護傳感器，否則，射孔彈爆炸后所形成的高速運動的殘片會損傷傳感器。
本發(fā)明是通過復(fù)合射孔器單元在模擬測試裝置內(nèi)的測試，在地面上獲得圍壓和液體介質(zhì)條件下復(fù)合射孔器單元槍內(nèi)及環(huán)空動態(tài)壓力變化過程，具有可重復(fù)使用、操作簡單、試驗成本低、測試結(jié)果準(zhǔn)確、可靠等特點，不僅可用于復(fù)合射孔產(chǎn)品的機理研究、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品驗收和產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計，還可對無槍身射孔器、常規(guī)射孔器及高能氣體壓裂藥柱進行地面p-t曲線測試。


圖1是本發(fā)明一個實施例的整體結(jié)構(gòu)簡圖。
圖2是圖1中復(fù)合射孔槍單元的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容加以詳細(xì)說明。
如圖1所示測試裝置主要由模擬靶體1、復(fù)合射孔槍單元2和置于模擬靶體頂端的耐高壓容器3三部分組成，數(shù)據(jù)處理采用現(xiàn)有成熟的技術(shù)，通過安裝在測試裝置上的壓力傳感器獲得信號，經(jīng)過采集、信號放大和計算機獲得復(fù)合射孔器槍內(nèi)和環(huán)空的p-t動態(tài)曲線。
耐高壓容器3由殼體4、右端蓋5和左端蓋6組成。左、右端蓋上設(shè)有通孔，兩端蓋與殼體3內(nèi)孔采用螺紋連接，其接合面設(shè)有密封件。殼體4的外表可為圓柱形或棱柱形，本實例為八棱柱形，其上設(shè)有安裝第二傳感器(環(huán)空壓傳感器)的測壓孔7、絲堵8和射孔槍的定位螺釘10，旋下絲堵8可以向殼體4與射孔槍槍身間的環(huán)空空腔(即前述的第二空腔)9灌注液體，也可以省去絲堵8，利用定位螺釘10的螺孔灌注液體。
模擬靶體1具有一個坐落在下定位塊11上的筒體12，筒體內(nèi)從上向下依次裝有套管靶13、水泥環(huán)14和模擬靶15。為了便于安裝和更換，套管靶13、水泥環(huán)14和模擬靶15均裝在一個套筒16內(nèi)，套筒16又插入殼體4下部的通孔內(nèi)，套筒16與筒體12間有一環(huán)形空腔(即前述的第一空腔)17。為保證安全，在模擬靶15的下端還設(shè)置了一個鋼靶18。模擬靶體1的筒體12上還設(shè)有向第一空腔17注入液體介質(zhì)的注液閥19和對上述空腔實施卸壓的卸壓閥20；為了在測試完后能快速及時卸壓，在第一空腔17內(nèi)設(shè)有一個與卸壓閥連接的導(dǎo)流管21，該導(dǎo)流管21的端口位于第一空腔17的上端部位，且導(dǎo)流管21端口部最好設(shè)置一個多孔篩管22。模擬靶體1與耐高壓容器的殼體4之間采用高壓密封聯(lián)結(jié)，模擬靶的材料可以是砂巖、混凝土、沙石等，注入環(huán)空的介質(zhì)可以是水或油。
如圖2所示模擬復(fù)合射孔槍單元2相當(dāng)于一個單發(fā)射孔槍，它的圓筒狀槍身31兩端分別由測壓端蓋32和起爆端蓋33封堵，測壓端蓋32和起爆端蓋33又分別卡在耐高壓容器3的左、右端蓋的凹槽里并密封。測壓端蓋32設(shè)有安裝第一傳感器(槍內(nèi)壓傳感器)的測壓孔34，測壓孔34的右端裝有保護套35，保護套上設(shè)有多個放射狀排列的孔36，這樣就避免了射孔彈37爆炸時產(chǎn)生的碎片撞擊傳感器。起爆端蓋33上設(shè)有安裝起爆線的引線孔38，起爆線與裝填在射孔彈37彈尾槽內(nèi)的雷管連接，再用錐形堵39和密封墊40封堵引線孔38。射孔彈37裝在彈架上，其彈尾正對槍身上的堵片41，射孔彈的外周裝有火藥42。槍身31右端還設(shè)有定位槽43，射孔槍裝入耐高壓容器3后，將定位螺釘10旋入定位槽43，確保射孔槍位置正確。
測試時在殼體4的測壓孔7內(nèi)安裝測環(huán)空壓力的傳感器，在測壓孔34內(nèi)安裝測槍內(nèi)壓力的傳感器，通過殼體4上的堵絲8的螺孔給第二空腔9灌滿水，按照地層圍壓和井筒初試壓力可分別對第一空腔和第二空腔設(shè)定不同的壓力參數(shù)，也可對該兩個空腔設(shè)定同一個壓力參數(shù)。對于同一個壓力參數(shù)的設(shè)置可通過注液閥19向第一空腔17注入高壓水，當(dāng)堵絲8的螺孔溢出水時(對于同一壓力參數(shù)設(shè)置，套筒16與殼體4之間無需加裝密封，高壓水會經(jīng)它們間的微小縫隙進入第二空腔9)，擰緊堵絲8，繼續(xù)加壓直至到達設(shè)定壓力；對于不同的壓力參數(shù)設(shè)置可對第一空腔和第二空腔分別加壓(套筒16與殼體4之間需要加裝密封)；待系統(tǒng)處于觸發(fā)狀態(tài)后點火起爆。射孔彈在槍內(nèi)爆炸后形成沿槍身徑向和軸向傳播的多道強正沖擊波和反射波，測量槍內(nèi)壓力的傳感器首先接收到槍內(nèi)軸向傳播的第一道正沖擊波，而測量環(huán)空壓傳感器則首先接收到沿徑向透射到環(huán)空液體介質(zhì)中的第一道正沖擊波。傳感器所接收到的這兩道正沖擊波將是整個測量過程中壓力峰值最高、作用時間相對較短的部分。由于槍內(nèi)結(jié)構(gòu)、環(huán)空圍壓及液體介質(zhì)的影響，在第一道正沖擊波之后，將產(chǎn)生多道相互疊加并逐漸衰減的入射波和反射波，這些波也被傳感器所接收。由于射孔彈爆炸生成的爆轟產(chǎn)物迅速膨脹，在槍內(nèi)形成了高溫高壓動態(tài)環(huán)境，加上沖擊波以及高速運動彈殼殘片的沖擊作用，槍內(nèi)火藥被快速破碎并點燃，以毫秒級的速度形成短時持續(xù)的高溫高壓氣體，該高溫高壓氣體的動態(tài)過程被槍內(nèi)壓傳感器接收；通過槍身泄壓孔和射孔孔眼向環(huán)空液體介質(zhì)施加的高壓動態(tài)過程被環(huán)空壓傳感器接收，從而獲得復(fù)合射孔槍的槍內(nèi)和環(huán)空的p-t曲線。
本測試裝置中殼體4內(nèi)腔測試位置的直徑可以是5.5′、7′或9′套管的內(nèi)徑。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合射孔器動態(tài)測試裝置，其特征是具有1)一個模擬靶體(1)，它由筒體(12)、從該筒體內(nèi)腔上端向下依次安裝的套管靶(13)、水泥環(huán)(14)和模擬靶(15)組成，模擬靶(5)外周與該筒體(12)內(nèi)壁間有一注入液體的第一空腔(17)；2)一個置于模擬靶體(1)上且內(nèi)腔為圓筒形的容器(3)，容器壁上設(shè)有與容器內(nèi)腔相通的安裝第一傳感器的測壓孔(34)、安裝第二傳感器的測壓孔(7)和安裝起爆線的引線孔(38)，容器(3)下部有放置上述套管靶(13)的通孔；3)一個置于上述容器(3)內(nèi)腔的模擬復(fù)合射孔槍單元(2)，該射孔槍單元具有槍身(31)、單發(fā)射孔彈(37)和火藥(42)，復(fù)合射孔槍槍身(31)與所述容器的內(nèi)壁及上述套管靶間有一注入液體的第二空腔(9)；4)上述安裝第一傳感器的測壓孔(34)通過一個保護套(35)與射孔槍槍內(nèi)相通，安裝第二傳感器的測壓孔(7)與上述注入液體的第二空腔(9)相通，所說的保護套上設(shè)有多個與測壓孔相通的放射狀排列的孔(36)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)測試裝置，其特征是所說的模擬靶體(1)的筒體(12)上設(shè)有向第一空腔(17)注入液體介質(zhì)的注液閥(19)和卸壓閥(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動態(tài)測試裝置，其特征是在所說的第一空腔(17)內(nèi)設(shè)有一個與卸壓閥(20)連接的導(dǎo)流管(21)，該導(dǎo)流管(21)的端口位于第一空腔(17)的上端部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)測試裝置，其特征是所說的導(dǎo)流管(21)端口部設(shè)有一個多孔篩管(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的動態(tài)測試裝置，其特征是在模擬靶(15)的下端設(shè)有一個鋼靶(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)測試裝置，其特征是殼體(4)內(nèi)腔測試位置的直徑是5.5′、7′或9′套管的內(nèi)徑。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于油氣井復(fù)合射孔器的動態(tài)測試裝置。它具有一個模擬靶體，該模擬靶體由筒體、安裝在該筒體內(nèi)腔的套管靶、水泥環(huán)和模擬靶組成，模擬靶外周與該筒體內(nèi)壁間有一注入液體的第一空腔；一個置于模擬靶體上的容器，容器壁上設(shè)有與容器內(nèi)腔相通的安裝第一傳感器和第二傳感器的測壓孔以及起爆線的引線孔；一個置于上述容器內(nèi)的模擬復(fù)合射孔槍單元，該射孔槍單元的槍身與所述容器的內(nèi)壁及上述套管靶間有一注入液體的第二空腔；上述安裝第一傳感器的測壓孔通過一個保護套與射孔槍槍內(nèi)相通，安裝第二傳感器的測壓孔與上述注入液體的第二空腔相通。本發(fā)明可以在地面上測試復(fù)合射孔器的槍內(nèi)和環(huán)空的壓力－時間動態(tài)曲線。
文檔編號E21B43/116GK1970992SQ20061010513
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者張國桉, 成建龍 申請人:西安通源石油科技股份有限公司