Устройство для испытания обсадных труб

 

Союз Советски к

Социалистическик

Республик

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Х (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.03.79 (21) 2736176/22-03 с присоединением заявки .№вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .з

Е21 В 17/00

G 01 М 3/12.Гасударственный комитет

Опубликовано,23.08.81. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 28.08.81 (53) УДК 622.245..124 (088.8) IIo денем нзебретеннй и еткрытий (72) Авторы изобретения

Л. Б. Измайлов, С. Г. Егиянц, В. Х.-М. Дулаев и Ф. Ф. Конрад с ь ! с I

2

Всесоюзный научно-исследовательский ин титутпо креплению скважин и буровым ра орам, (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБСАДНЫХ

ТРУБ

Изобретение 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 давле2 нием 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

10 несущая способность обсадных труб снижается в 4 — 8 раз.

Кроме того, эластичная рубашка 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. зз Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено втулкой с секторовидными окнами, установленной концентрично внутри эластичного патрубка, причем концы втул857424 рубок 2 растягивается и плотно прилегает к испытуемому образцу 8 в площади секторовидных окон 4, создавая на испытуемый образец сосредоточенное усилие. Затем подается дополнительное давление Ра через отверстие 11, кольцевую проточку 6 и отверстие 7, создавая на испытываемый образец гидравлический подпор.

Давление Р q может быть различного значения, при этом если:

Р1 = Р > — трубы испытываются равномерным наружным давлением, если

P = 0 -- трубы испытываются только сос редото ieHHblM усилием, если

55 ки размещены в тоцовых уплотнениях,в одном из которых и соответствующем ему конце втулки выполнены радиальные отверстия.

Кроме того, втулка по периметру секторовидных окон с наружной стороны имеет проточку и снабжена размещенными в них 5 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

1О кольца в исходном (не рабочем) состоянии.

Устройство состоит из корпуса 1, элас- . тичного 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.

Торц.1 втулки 3 и испытываемого образца 8, а также торцы эластичной рубашки 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 толгцинам стенки втулки 3, выполненную в виде эллипса и имеюгцую надрезы по всему внутреннему периметру на глубину 3/4 от ширины ленты. Надрезы дают возможность образовавшимся лепесткам отгибаться от плоскости кольца, З0 под действием давления эластичной рубашки 2.

Устройство имеет штуцер !1 для создания давления Р . Одно из торцовых уплотнений имеет отверстие !2, для создания гидравлического подпора Р q на испытуемый образец через кольцевую проточку 6 и отверстие 7.

Кольцевая проточка 6 предназначена для компенсации возможной несоосности указанных отверстий.

Места ввода давлений P>, P> и слива показаны (фиг. 1) стрелками.

Устройство работает следующим образом.

При подаче давления Р эластичный патР,)Р— трубы испытываются совместным воздействием сосредоточенного усилия и гидравлического подпора, причем соотношения между Р1 и Р могут быть самые различные.

Режим P, (P 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 испытывать обсадные трубы при всех видах нагружения их внешним 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 — уменьшить 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, отличающееся 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 давления40сложнения при бурении и цементировании скважин». — Труды ВНИИКРнефти, Краснодар

1973, с. 120 — 123 (прототип).

857424

Место Иодд Р>

Место боодс/ Р

Фиг. /

Фиг. 2

Составитель В. Родина

Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шандор

Заказ 7180/51