测量振动在管柱中的传播规律的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及油气井工程领域的振动固井技术，尤其是涉及一种测量振动在管柱中的传播规律的装置。
【背景技术】
[0002]固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管和注水泥。固井技术是多学科的综合应用技术，具有系统性、一次性和时间短的特点。固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。
[0003]目前较为常用的固井技术是振动固井，其是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中，采用机械振动、液压或空气脉冲、水力冲击等手段，产生振动波作用于套管、钻井液和固井液来提尚固井质量的一项新技术。实践证明，振动可以提尚水泥石强度，提尚顶替效率，消除水泥中的气泡，形成完好的水泥环，还可以缩短候凝的时间，防止固井后的油、气、水混窜，利于提高一、二界面的胶结强度。
[0004]本申请的实用新型人发现，振动固井技术的开发更多的需要从机理出发，根据实际的工况采用不同的激振参数。为此，迫切需要对套管串固有频率和振动衰减特性进行机理探宄，以指导振动固井工具及振动方法的设计。然而，目前国内外缺少对于振动波在套管中传播规律研宄，已有的试验研宄中通常是针对模拟的直井段，而没有考虑有造斜井段、水平井段等状况对振动波传播规律的影响。因此，现有技术对于振动波在管柱中传播规律的研宄较为片面，难以客观反应的振动波在管柱中的传播规律。
【实用新型内容】
[0005]本申请实施例的目的在于提供一种测量振动在管柱中的传播规律的装置，以获得更为客观的振动波在管柱中的传播规律。
[0006]为达到上述目的，本申请实施例提供了一种测量振动在管柱中的传播规律的装置，包括:
[0007]模拟油管，包括直井段油管、造斜段油管和水平段油管；
[0008]模拟套管，包括若干个第一接箍，所述直井段油管、所述造斜段油管和所述水平段油管通过所述第一接箍依次相连；
[0009]振动激励装置，用于向所述模拟油管及所述模拟套管施加振动激励；
[0010]振动传感器组，安装于所述模拟油管上，用于感应所述模拟油管及所述模拟套管的机械振动并将其转换成对应的振动信号；
[0011]上位机，与所述振动传感器组电耦合，用于获取所述振动信号并据此确定该振动信号所对应的机械振动在所述模拟油管及所述模拟套管中的传播规律。
[0012]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括:
[0013]模拟扶正器，其套在所述模拟油管上且与所述模拟油管间隙配合。
[0014]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，所述模拟扶正器为若干个第二接箍。
[0015]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括:
[0016]第一电荷放大器，用于将所述振动传感器组获得的振动信号放大后转换成对应的电压振动信号，并将该电压振动信号进行滤波处理。
[0017]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，所述振动激励装置包括:
[0018]信号发生器，用于输出激励信号；
[0019]功率放大器，用于将所述激励信号放大至设定值；
[0020]激振器，用于依据所述功率放大器放大后的激励信号输出对应的振动激励。
[0021]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括:
[0022]第二电荷放大器，用于采集输入至所述激振器的激励信号；
[0023]对应的，所述上位机依据所述激励信号和所述振动信号来确定该振动信号所对应的机械振动在所述模拟油管及所述模拟套管中的量化传播规律。
[0024]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，所述振动传感器组为若干个加速度传感器。
[0025]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，还包括:
[0026]第一 A/D转换器，用于将滤波处理后的电压振动信号转换成适于所述上位机处理的数字量。
[0027]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置，第二 A/D转换器，用于将所述第二电荷放大器输出的激励信号转换成适于所述上位机处理的数字量。
[0028]本申请实施例能够模拟直井段、造斜井段和水平井段，进而能够测量管柱固有频率及振动在直井段、造斜井段和水平井段的衰减特性，从而能够获得更为客观的振动波在管柱中的传播规律。同时本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置的设计简单、成本较低、装配方便。
【附图说明】
[0029]此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中:
[0030]图1为本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置结构图。
【具体实施方式】
[0031]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。
[0032]下面结合附图，对本申请实施例的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0033]本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置包括模拟油管、模拟套管、振动激励装置、振动传感器组和上位机。
[0034]参考图1所示，其中，模拟油管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通过第一接箍2依次连接固定，这些第一接箍2构成本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置的模拟套管。而直井段油管11上端可通过固定套筒4固定于比如实验室的天花板、墙壁或者其他物品上。
[0035]为与实际油井现场更为接近，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括模拟扶正器，其套在模拟油管上且与模拟油管间隙配合。本申请实施例中，模拟扶正器为若干个第二接箍3，如图1所示，直井段油管11的上部和下部分别套接有一个第二接箍3，水平段油管13的前部和后部分别套接有一个第二接箍3，一般的，造斜段油管12可根据需要选择是否安装第二接箍3。上述这些第二接箍3可对模拟油管11起到振动限位作用。其中，上述每个第二接箍3可通过支架或悬吊装置支撑固定。本申请实施例中，直井段油管11、造斜段油管12和水平段油管13的管径相同，例如均为DN25，直井段油管11和水平段油管13长度可以为均12.19米。而造斜段油管12的曲率为6(° )/30m?10(° )/30m较为适宜。
[0036]上述振动激励装置用于向模拟油管及模拟套管施加振动激励。如图1所示，该振动激励装置一般包括:
[0037]信号发生器，用于输出激励信号；
[0038]功率放大器，用于将激励信号放大至设定值；
[0039]激振器，用于依据功率放大器放大后的激励信号输出对应的振动激励。一般的，激振器的输出端直接接触模拟油管的一端。
[0040]本申请实施例中，振动传感器组安装于模拟油管上，用于感应模拟油管及模拟套管的机械振动并将其转换成对应的振动信号。该振动传感器组一般是由多个振动传感器组成，每个振动传感器作为一个振动测点，这些振动测点一般均布于模拟油管上，且每个井段至少设有一个振动测点。其中，所述振动传感器可以是位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。
[0041]本申请实施例中，上位机与振动传感器组电耦合，用于获取振动信号并据此确定该振动信号所对应的机械振动在模拟油管及模拟套管中的传播规律。
[0042]本申请实施例中，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括:
[0043]第一电荷放大器，用于将振动传感器组获得的振动信号放大后转换成对应的电压振动信号，并将该电压振动信号进行滤波处理，以滤除无用的频率成分。
[0044]在上位机本身未集成有接收模拟信号并将其转换成数字信号的功能的前提下，本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置还可以包括第一 A/D转换器，用于将滤波处理后的电压振动信号转换成适于上位机处理的数字量。当然，可不配置该第一 A/D转换器。
[0045]本申请实施例中，该测量振动在管柱中的传播规律的装置还包括:第二电荷放大器，用于采集输入至激振器的激励信号。对应的，上位机可依据激励信号和振动信号来确定该振动信号所对应的机械振动在模拟油管及模拟套管中的量化传播规律。
[0046]当然，在上位机本身未集成有接收模拟信号并将其转换成数字信号的功能的前提下，本申请实施例的测量振动在管柱中的传播规律的装置还可以包括第二 A/D转换器，以将第二电荷放大器输出的激励信号转换成适于上位机处理的数字量。
[0047]下面以多个加速度传感器所组成的振动