測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及油氣井工程領(lǐng)域的振動固井技術(shù)，尤其是涉及一種測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]固井是鉆完井作業(yè)過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，它包括下套管和注水泥。固井技術(shù)是多學(xué)科的綜合應(yīng)用技術(shù)，具有系統(tǒng)性、一次性和時間短的特點。固井的主要目的是保護和支撐油氣井內(nèi)的套管，封隔油、氣和水等地層。
[0003]目前較為常用的固井技術(shù)是振動固井，其是在下套管、注灰、頂替和候凝的過程中，采用機械振動、液壓或空氣脈沖、水力沖擊等手段，產(chǎn)生振動波作用于套管、鉆井液和固井液來提尚固井質(zhì)量的一項新技術(shù)。實踐證明，振動可以提尚水泥石強度，提尚頂替效率，消除水泥中的氣泡，形成完好的水泥環(huán)，還可以縮短候凝的時間，防止固井后的油、氣、水混竄，利于提高一、二界面的膠結(jié)強度。
[0004]本申請的實用新型人發(fā)現(xiàn)，振動固井技術(shù)的開發(fā)更多的需要從機理出發(fā)，根據(jù)實際的工況采用不同的激振參數(shù)。為此，迫切需要對套管串固有頻率和振動衰減特性進行機理探宄，以指導(dǎo)振動固井工具及振動方法的設(shè)計。然而，目前國內(nèi)外缺少對于振動波在套管中傳播規(guī)律研宄，已有的試驗研宄中通常是針對模擬的直井段，而沒有考慮有造斜井段、水平井段等狀況對振動波傳播規(guī)律的影響。因此，現(xiàn)有技術(shù)對于振動波在管柱中傳播規(guī)律的研宄較為片面，難以客觀反應(yīng)的振動波在管柱中的傳播規(guī)律。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本申請實施例的目的在于提供一種測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，以獲得更為客觀的振動波在管柱中的傳播規(guī)律。
[0006]為達(dá)到上述目的，本申請實施例提供了一種測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，包括:
[0007]模擬油管，包括直井段油管、造斜段油管和水平段油管；
[0008]模擬套管，包括若干個第一接箍，所述直井段油管、所述造斜段油管和所述水平段油管通過所述第一接箍依次相連；
[0009]振動激勵裝置，用于向所述模擬油管及所述模擬套管施加振動激勵；
[0010]振動傳感器組，安裝于所述模擬油管上，用于感應(yīng)所述模擬油管及所述模擬套管的機械振動并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的振動信號；
[0011]上位機，與所述振動傳感器組電耦合，用于獲取所述振動信號并據(jù)此確定該振動信號所對應(yīng)的機械振動在所述模擬油管及所述模擬套管中的傳播規(guī)律。
[0012]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括:
[0013]模擬扶正器，其套在所述模擬油管上且與所述模擬油管間隙配合。
[0014]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，所述模擬扶正器為若干個第二接箍。
[0015]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括:
[0016]第一電荷放大器，用于將所述振動傳感器組獲得的振動信號放大后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓振動信號，并將該電壓振動信號進行濾波處理。
[0017]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，所述振動激勵裝置包括:
[0018]信號發(fā)生器，用于輸出激勵信號；
[0019]功率放大器，用于將所述激勵信號放大至設(shè)定值；
[0020]激振器，用于依據(jù)所述功率放大器放大后的激勵信號輸出對應(yīng)的振動激勵。
[0021]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括:
[0022]第二電荷放大器，用于采集輸入至所述激振器的激勵信號；
[0023]對應(yīng)的，所述上位機依據(jù)所述激勵信號和所述振動信號來確定該振動信號所對應(yīng)的機械振動在所述模擬油管及所述模擬套管中的量化傳播規(guī)律。
[0024]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，所述振動傳感器組為若干個加速度傳感器。
[0025]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，還包括:
[0026]第一 A/D轉(zhuǎn)換器，用于將濾波處理后的電壓振動信號轉(zhuǎn)換成適于所述上位機處理的數(shù)字量。
[0027]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置，第二 A/D轉(zhuǎn)換器，用于將所述第二電荷放大器輸出的激勵信號轉(zhuǎn)換成適于所述上位機處理的數(shù)字量。
[0028]本申請實施例能夠模擬直井段、造斜井段和水平井段，進而能夠測量管柱固有頻率及振動在直井段、造斜井段和水平井段的衰減特性，從而能夠獲得更為客觀的振動波在管柱中的傳播規(guī)律。同時本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置的設(shè)計簡單、成本較低、裝配方便。
【附圖說明】
[0029]此處所說明的附圖用來提供對本申請實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請實施例的一部分，并不構(gòu)成對本申請實施例的限定。在附圖中:
[0030]圖1為本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本申請實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本申請實施例做進一步詳細(xì)說明。在此，本申請實施例的示意性實施例及其說明用于解釋本申請實施例，但并不作為對本申請實施例的限定。
[0032]下面結(jié)合附圖，對本申請實施例的【具體實施方式】作進一步的詳細(xì)說明。
[0033]本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置包括模擬油管、模擬套管、振動激勵裝置、振動傳感器組和上位機。
[0034]參考圖1所示，其中，模擬油管11包括直井段油管11、造斜段油管12和水平段油管13。直井段油管11、造斜段油管12和水平段油管13通過第一接箍2依次連接固定，這些第一接箍2構(gòu)成本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置的模擬套管。而直井段油管11上端可通過固定套筒4固定于比如實驗室的天花板、墻壁或者其他物品上。
[0035]為與實際油井現(xiàn)場更為接近，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括模擬扶正器，其套在模擬油管上且與模擬油管間隙配合。本申請實施例中，模擬扶正器為若干個第二接箍3，如圖1所示，直井段油管11的上部和下部分別套接有一個第二接箍3，水平段油管13的前部和后部分別套接有一個第二接箍3，一般的，造斜段油管12可根據(jù)需要選擇是否安裝第二接箍3。上述這些第二接箍3可對模擬油管11起到振動限位作用。其中，上述每個第二接箍3可通過支架或懸吊裝置支撐固定。本申請實施例中，直井段油管11、造斜段油管12和水平段油管13的管徑相同，例如均為DN25，直井段油管11和水平段油管13長度可以為均12.19米。而造斜段油管12的曲率為6(° )/30m?10(° )/30m較為適宜。
[0036]上述振動激勵裝置用于向模擬油管及模擬套管施加振動激勵。如圖1所示，該振動激勵裝置一般包括:
[0037]信號發(fā)生器，用于輸出激勵信號；
[0038]功率放大器，用于將激勵信號放大至設(shè)定值；
[0039]激振器，用于依據(jù)功率放大器放大后的激勵信號輸出對應(yīng)的振動激勵。一般的，激振器的輸出端直接接觸模擬油管的一端。
[0040]本申請實施例中，振動傳感器組安裝于模擬油管上，用于感應(yīng)模擬油管及模擬套管的機械振動并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的振動信號。該振動傳感器組一般是由多個振動傳感器組成，每個振動傳感器作為一個振動測點，這些振動測點一般均布于模擬油管上，且每個井段至少設(shè)有一個振動測點。其中，所述振動傳感器可以是位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等。
[0041]本申請實施例中，上位機與振動傳感器組電耦合，用于獲取振動信號并據(jù)此確定該振動信號所對應(yīng)的機械振動在模擬油管及模擬套管中的傳播規(guī)律。
[0042]本申請實施例中，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括:
[0043]第一電荷放大器，用于將振動傳感器組獲得的振動信號放大后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓振動信號，并將該電壓振動信號進行濾波處理，以濾除無用的頻率成分。
[0044]在上位機本身未集成有接收模擬信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能的前提下，本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還可以包括第一 A/D轉(zhuǎn)換器，用于將濾波處理后的電壓振動信號轉(zhuǎn)換成適于上位機處理的數(shù)字量。當(dāng)然，可不配置該第一 A/D轉(zhuǎn)換器。
[0045]本申請實施例中，該測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還包括:第二電荷放大器，用于采集輸入至激振器的激勵信號。對應(yīng)的，上位機可依據(jù)激勵信號和振動信號來確定該振動信號所對應(yīng)的機械振動在模擬油管及模擬套管中的量化傳播規(guī)律。
[0046]當(dāng)然，在上位機本身未集成有接收模擬信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能的前提下，本申請實施例的測量振動在管柱中的傳播規(guī)律的裝置還可以包括第二 A/D轉(zhuǎn)換器，以將第二電荷放大器輸出的激勵信號轉(zhuǎn)換成適于上位機處理的數(shù)字量。
[0047]下面以多個加速度傳感器所組成的振動