CN204457738U

CN204457738U - 油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置

Info

Publication number: CN204457738U
Application number: CN201420770754.0U
Authority: CN
Inventors: 陈军; 解宝江
Original assignee: XINJIANG PETROLEUM COLLEGE; China National Petroleum Corp
Current assignee: XINJIANG PETROLEUM COLLEGE; China National Petroleum Corp
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2024-12-09

Abstract

本实用新型涉及油气井井下套管柱应力检测装置技术领域，是一种油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其包括应变测试装置和至少三节的套管，在至少一对相邻的套管之间固定安装有埋入式检测短节，其余相邻的套管固定安装在一起，在套管的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其在对套管柱进行应变检测的过程中，埋入式检测短节的设置能够防止光纤发生移位，保障了光纤的安装方位，提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度，同时，将水泥环与光纤进行隔离，避免了水泥环对光纤采集到的应变数据造成的干扰，进一步提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度。

Description

油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置

技术领域

本实用新型涉及油气井井下套管柱应力检测装置技术领域，是一种油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置。

背景技术

分布式检测光纤用于油气井井下服役套管柱应力的在线实时检测，是一项近期发展起来的新型检测技术。该项技术通过对油气井井下服役套管柱服役全程应力状态的实时连续检测，获得井下套管柱的实际应力状态，为油气井井下套管柱的力学强度设计提供第一手的检测数据，为确保油气井井下套管柱的安全可靠和结构合理提供直接的设计依据。分布式检测光纤在油气井井下套管柱上只能采用后期铺设的方式进行安装，其安装方式为将分布式检测光纤分段卡装并附着在套管柱的外圆柱面上。当油气井注水泥后，环空水泥凝固时，由于铺设在套管柱外圆柱面上的分布式检测光纤处于水泥环和套管柱之间，当井下套管柱发生应变变形时，铺设在套管柱外圆柱面上的分布式检测光纤随着套管柱发生应变变形，采用分布式检测光纤获得的应变数据由于受到水泥环的影响而产生测试误差，降低了分布式检测光纤对井下套管柱应变数据的检测精度。

发明内容

本实用新型提供了一种油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决采用检测光纤采集到的应变数据受到水泥环的干扰而造成应变数据的测试精度下降的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，包括应变测试装置和至少三节的套管，在至少一对相邻的套管之间固定安装有埋入式检测短节，其余相邻的套管固定安装在一起，在套管的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤，光纤的一段呈螺旋状固定安装在埋入式检测短节上，呈螺旋状的光纤的螺旋升角为四十五度，每根光纤的信号输入端与应变测试装置的信号输出端电连接在一起，每根光纤的信号输出端与应变测试装置的信号输入端电连接在一起。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述光纤可为两根，一根光纤与另一根光纤间隔九十度分布在套管和埋入式检测短节上，位于同一横截面上的每一根光纤的两端呈轴对称分布。

上述埋入式检测短节可包括短节本体，在短节本体的内侧有通孔，在短节本体的中部外侧有外凸台，在外凸台上间隔分布有至少四个上下相通并呈螺旋状的光纤埋入通槽，光纤通过固结剂固定安装在光纤埋入通槽内，在短节本体的上部和下部有外螺纹或内螺纹。

上述每个光纤埋入通槽的螺旋升角可为四十五度，每个光纤埋入通槽上端的进口与其下端的出口上下对应。

上述外凸台上可间隔九十度分布有四个光纤埋入通槽。

上述光纤埋入通槽的横截面可呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体的上部有内螺纹，在短节本体的下部有外螺纹，位于短节本体上部的套管与短节本体的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体下部的套管与短节本体的下部通过螺纹固定安装在一起。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其在对套管柱进行应变检测的过程中，埋入式检测短节的设置能够防止光纤发生移位，保障了光纤的安装方位，提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度，同时，将水泥环与光纤进行隔离，避免了水泥环对光纤采集到的应变数据造成的干扰，进一步提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为埋入式检测短节的主视半剖视结构示意图。

附图3为附图2中铺设光纤后的A-A向的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为应变测试装置，2为套管，3为埋入式检测短节，4为光纤，5为短节本体，6为通孔，7为外凸台，8为光纤埋入通槽，9为水泥环。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1至3所示，该油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置包括应变测试装置1和至少三节的套管2，在至少一对相邻的套管2之间固定安装有埋入式检测短节3，其余相邻的套管2固定安装在一起，在套管2的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤4，光纤4的一段呈螺旋状固定安装在埋入式检测短节3上，呈螺旋状的光纤4的螺旋升角为四十五度，每根光纤4的信号输入端与应变测试装置1的信号输出端电连接在一起，每根光纤4的信号输出端与应变测试装置1的信号输入端电连接在一起。埋入式检测短节3的设置能够防止光纤4发生移位，保障了光纤4的安装方位，提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度，同时，将水泥环9与光纤4进行隔离，避免了水泥环9对光纤4采集到的应变数据造成的干扰，进一步提高了检测获得的全井段套管柱应变数据的测试精度；应变测试装置1为现有公知技术，其可采用布里渊光时域分析仪。

可根据实际需要，对上述油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置作进一步优化或/和改进：

如附图1至3所示，光纤4为两根，一根光纤4与另一根光纤4间隔九十度分布在套管2和埋入式检测短节3上，位于同一横截面上的每一根光纤4的两端呈轴对称分布。

如附图1至3所示，埋入式检测短节3包括短节本体5，在短节本体5的内侧有通孔6，在短节本体5的中部外侧有外凸台7，在外凸台7上间隔分布有至少四个上下相通并呈螺旋状的光纤埋入通槽8，光纤4通过固结剂固定安装在光纤埋入通槽8内，在短节本体5的上部和下部有外螺纹或内螺纹。光纤埋入通槽8的设置能够防止光纤4发生移位，保障了光纤4的安装方位，将水泥环9与检测光纤进行隔离，避免水泥环9对检测光纤采集到的应变数据造成的干扰。

如附图1至3所示，每个光纤埋入通槽8的螺旋升角为四十五度，每个光纤埋入通槽8上端的进口与其下端的出口上下对应。每个光纤埋入通槽8上端的进口与其下端的出口上下对应的设置能够保证与埋入式检测短节3相邻的两节套管2上的测试光纤的铺设方位的一致性，进一步提高了检测获得的套管柱应变数据的测试精度。

如附图1至3所示，外凸台7上间隔九十度分布有四个光纤埋入通槽8。

如附图1至3所示，光纤埋入通槽8的横截面呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台7的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台7的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体5的上部有内螺纹，在短节本体5的下部有外螺纹，位于短节本体5上部的套管2与短节本体5的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体5下部的套管2与短节本体5的下部通过螺纹固定安装在一起。

本实用新型最佳实施例的使用过程：第一步，在至少一对相邻的两个套管2之间固定安装有埋入式测试短节3，其余相邻的套管2固定安装在一起，在套管2的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤4，光纤4的一段呈螺旋状固定安装在套管2上，光纤4的信号输出端与应变测试装置1的信号输入端电连接在一起，光纤4的信号输入端与应变测试装置1的信号输出端电连接在一起，将套管2和埋入式测试短节3一起下入井内，通过应变测试装置1测得井下的套管2外侧和埋入式测试短节3外侧的应变数据；第二步，在至少一对相邻的两个套管2之间固定安装有埋入式测试短节3，其余相邻的套管2固定安装在一起，在套管2的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤4，光纤4的一段呈螺旋状固定安装在套管2上，光纤4的信号输出端与应变测试装置1的信号输入端电连接在一起，光纤4的信号输入端与应变测试装置1的信号输出端电连接在一起，对套管2以及埋入式测试短节3施加相同的轴向拉伸载荷在井外进行模拟试验，通过应变测试装置1测得模拟试验的套管2外侧和埋入式测试短节3外侧的应变数据，然后，将模拟试验的套管2外侧和埋入式测试短节3外侧的应变数据分别转化为模拟试验的套管2外侧和埋入式测试短节3外侧的载荷数据，接着，将模拟试验的套管2外侧和埋入式测试短节3外侧的载荷数据经过数据处理后，获得轴向拉伸载荷与模拟试验的埋入式测试短节3外侧的载荷数据之间的相关系数A,同时，获得模拟试验的埋入式测试短节3外侧的载荷与模拟试验的套管2外侧的载荷数据之间的相关系数B；第三步，用相关系数A对在第一步中获得的井下的埋入式测试短节3外侧的应变数据进行校正后得到井下的埋入式测试短节3外侧的校正应变数据，然后，以井下的埋入式测试短节3外侧的校正应变数据为校正基点数据，用校正基点数据和相关系数B对在第一步中获得的井下的套管2外侧的应变数据进行校正后得到井下的套管2外侧的校正应变数据，最后，将井下的套管2外侧的校正应变数据转化为井下的套管2外侧的校正载荷数据。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims

1.一种油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于包括应变测试装置和至少三节的套管，在至少一对相邻的套管之间固定安装有埋入式检测短节，其余相邻的套管固定安装在一起，在套管的外侧间隔固定安装有至少两根分别呈U型并轴向对称的光纤，光纤的一段呈螺旋状固定安装在埋入式检测短节上，呈螺旋状的光纤的螺旋升角为四十五度，每根光纤的信号输入端与应变测试装置的信号输出端电连接在一起，每根光纤的信号输出端与应变测试装置的信号输入端电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于光纤为两根，一根光纤与另一根光纤间隔九十度分布在套管和埋入式检测短节上，位于同一横截面上的每一根光纤的两端呈轴对称分布。

3.根据权利要求1或2所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于埋入式检测短节包括短节本体，在短节本体的内侧有通孔，在短节本体的中部外侧有外凸台，在外凸台上间隔分布有至少四个上下相通并呈螺旋状的光纤埋入通槽，光纤通过固结剂固定安装在光纤埋入通槽内，在短节本体的上部和下部有外螺纹或内螺纹。

4.根据权利要求3所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于每个光纤埋入通槽的螺旋升角为四十五度，每个光纤埋入通槽上端的进口与其下端的出口上下对应。

5.根据权利要求3所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于外凸台上间隔九十度分布有四个光纤埋入通槽。

6.根据权利要求4所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于外凸台上间隔九十度分布有四个光纤埋入通槽。

7.根据权利要求3所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于光纤埋入通槽的横截面呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体的上部有内螺纹，在短节本体的下部有外螺纹，位于短节本体上部的套管与短节本体的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体下部的套管与短节本体的下部通过螺纹固定安装在一起。

8.根据权利要求4所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于光纤埋入通槽的横截面呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体的上部有内螺纹，在短节本体的下部有外螺纹，位于短节本体上部的套管与短节本体的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体下部的套管与短节本体的下部通过螺纹固定安装在一起。

9.根据权利要求5所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于光纤埋入通槽的横截面呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体的上部有内螺纹，在短节本体的下部有外螺纹，位于短节本体上部的套管与短节本体的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体下部的套管与短节本体的下部通过螺纹固定安装在一起。

10.根据权利要求6所述的油气井井下套管柱分布式光纤全程在线应力检测装置，其特征在于光纤埋入通槽的横截面呈开口朝向外侧的U型；或/和，外凸台的上部呈上窄下宽的锥台形，外凸台的下部呈上宽下窄的锥台形；或/和，短节本体的上部有内螺纹，在短节本体的下部有外螺纹，位于短节本体上部的套管与短节本体的上部通过螺纹固定安装在一起，位于短节本体下部的套管与短节本体的下部通过螺纹固定安装在一起。