適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油與天然氣實(shí)驗(yàn)裝備領(lǐng)域，尤其涉及適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫流體段塞是一種用于欠平衡完井的智能化學(xué)膠體，在套管中形成一種具有一定抗壓性能的高粘性半固體狀膠體段塞，具有“隔離、密封、承壓”的作用。但是由于高溫流體段塞的性能取決于所篩選的凝膠體系，對(duì)于高溫流體段塞的井內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下力學(xué)性能缺乏認(rèn)識(shí)，有必要展開細(xì)致的研究工作。但目前尚無(wú)一套能完成在高溫高壓條件下的流體段塞凍膠閥的實(shí)際使用情況模擬設(shè)備，因此本實(shí)用新型提出高溫流體段塞井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，利用該裝置可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過(guò)程檢測(cè)、承壓測(cè)試、破膠等，對(duì)凍膠閥在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況進(jìn)行分析，為凍膠閥的現(xiàn)場(chǎng)使用工藝提供參考。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置原理可靠，操作簡(jiǎn)便，可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過(guò)程檢測(cè)、承壓測(cè)試、破膠等，為凍膠閥的篩選及現(xiàn)場(chǎng)使用提供可靠的分析數(shù)據(jù)。
[0004]為達(dá)到以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案。
[0005]適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由高壓氣瓶、壓力控制系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管段、模擬鉆柱、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計(jì)、廢液罐組成，所述高壓氣瓶連接壓力控制系統(tǒng)，所述壓力控制系統(tǒng)連接注入系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管段兩端，所述注入系統(tǒng)包括泥漿透明罐、破膠劑透明罐、凍膠透明罐，分別配置與盛放泥漿、破膠劑、凍膠原液，并通過(guò)壓力控制系統(tǒng)將三種溶液注入實(shí)驗(yàn)管段，所述實(shí)驗(yàn)管段垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計(jì)、廢液罐通過(guò)管道連接，實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)部有模擬鉆柱，外部有加熱及溫控系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)管段兩端均連接壓力計(jì)。
[0006]所述壓力控制系統(tǒng)、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計(jì)、壓力計(jì)均與計(jì)算機(jī)相連。
[0007]所述壓力控制系統(tǒng)將高壓氣瓶提供的高壓氣源分接到注入系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管段的兩端并對(duì)各個(gè)接入點(diǎn)的壓力進(jìn)行控制，即壓力控制系統(tǒng)可通過(guò)內(nèi)部芯片對(duì)注入系統(tǒng)的3個(gè)主體透明罐、實(shí)驗(yàn)管段、模擬鉆柱等處的壓力進(jìn)行反饋和調(diào)節(jié)。
[0008]所述實(shí)驗(yàn)管段為耐溫耐壓玻璃管，能承受0.6MPa高壓同時(shí)耐受150°高溫，其透明的特性便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能更為直觀地掌握在高溫段塞的成膠、破膠等一系列過(guò)程。
[0009]所述加熱及溫控系統(tǒng)包括電熱絲和保溫層，電熱絲纏繞于實(shí)驗(yàn)管段外壁，保溫層包裹于實(shí)驗(yàn)管段外壁，該保溫層為透明保溫材料，不影響可視性，加溫通過(guò)溫度控制回路自動(dòng)控制。
[0010]所述模擬鉆柱與注入系統(tǒng)連接，模擬鉆柱為下端封閉并鉆有三個(gè)直徑為10毫米孔的管道，可模擬鉆柱在井內(nèi)情況下進(jìn)行注入凍膠的效果，分析從鉆頭水眼處流出的凍膠在環(huán)空中的重聚情況。
[0011]流量計(jì)用于計(jì)量從實(shí)驗(yàn)管段排出的液體。
[0012]廢液罐用于收集實(shí)驗(yàn)管段排出的廢液。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1.高壓氣瓶，2.壓力控制系統(tǒng)，3.泥漿透明罐，4.破膠劑透明罐，5.凍膠透明罐，6、10.壓力計(jì)，7.模擬鉆柱，8.加熱及溫控系統(tǒng)，9.實(shí)驗(yàn)管段，11.流量計(jì)，12.廢液罐，Vl、V2、V3、V4、V5、V6 均為閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]參看圖1。
[0017]適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由高壓氣瓶1、壓力控制系統(tǒng)2、注入系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管段9、模擬鉆柱7、加熱及溫控系統(tǒng)8、流量計(jì)11、廢液罐12組成，所述高壓氣瓶I連接壓力控制系統(tǒng)2，所述壓力控制系統(tǒng)2連接注入系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管段9兩端，所述注入系統(tǒng)包括泥漿透明罐3、破膠劑透明罐4、凍膠透明罐5，分別配置與盛放泥漿、破膠劑、凍膠原液，所述實(shí)驗(yàn)管段9垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計(jì)11、廢液罐12通過(guò)管道連接，實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)部有模擬鉆柱7，外部有加熱及溫控系統(tǒng)8，實(shí)驗(yàn)管段兩端均連接壓力計(jì)6、10;所述壓力控制系統(tǒng)2、加熱及溫控系統(tǒng)8、流量計(jì)11、壓力計(jì)6、10均與計(jì)算機(jī)相連。
[0018]利用上述裝置進(jìn)行深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)，步驟如下:
[0019](I)成膠效果觀察:
[0020]實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完成后按照如下步驟實(shí)施
[0021 ] 1、打開泥漿容器通路閥門V3，將泥漿栗入實(shí)驗(yàn)管段20cm。然后關(guān)閉閥門V3;
[0022]2、打開凍膠容器通路閥門V5，將凍膠原液栗入實(shí)驗(yàn)管段130cm。關(guān)閉通路閥門V5;
[0023]3、打開泥漿容器通路閥門V3，將泥漿栗入實(shí)驗(yàn)管段剩下的20cm，保持通路閥門V3開啟。
[0024]4、關(guān)閉實(shí)驗(yàn)管段9上部閥門V6，并調(diào)整加熱及溫控系統(tǒng)為130°C;
[0025]5、開始記錄時(shí)間，觀察成膠過(guò)程，測(cè)量混漿段長(zhǎng)短，混漿段長(zhǎng)則說(shuō)明泥漿對(duì)成膠不利，混漿段短甚至為O則說(shuō)明成膠效果好。
[0026](2)力學(xué)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
[0027]1、待凍膠閥形成后，逐步提高高壓氣瓶I的輸出壓力值，直到膠體破碎，通過(guò)壓力測(cè)量記錄，得出最高耐壓值。進(jìn)一步降低最大壓力值，求出能穩(wěn)定5h的穩(wěn)定耐壓值。
[0028]2、如果注入壓力到0.5MPa凍膠依然未破碎，則穩(wěn)壓5h。
[0029]3、如果出現(xiàn)膠體未破碎就已滑動(dòng)的情況，通過(guò)壓力測(cè)量，計(jì)算出實(shí)驗(yàn)管段9兩端壓力計(jì)V6和Vl的差值即壓力差，評(píng)價(jià)其滑動(dòng)阻力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)管段流出的液體流量除以實(shí)驗(yàn)管段流道面積得出滑動(dòng)速度，滑動(dòng)速度越大說(shuō)明凍膠閥的力學(xué)穩(wěn)定行越差;最高耐壓值越高、滑動(dòng)速度越低、最大穩(wěn)定耐壓值越大說(shuō)明凍膠閥的力學(xué)穩(wěn)定性越好。
[0030](3)氣侵穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
[0031]1、凍膠閥形成后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)管段9上部閥門V6，設(shè)置溫控系統(tǒng)8溫度為130°C，在成膠過(guò)程中，打開閥門VI，向?qū)嶒?yàn)管段9打入氣泡，觀察其對(duì)凍膠閥強(qiáng)度的影響，打入氣泡后成膠效果差，混漿明顯則說(shuō)明氣侵穩(wěn)定性差。
[0032]2、凍膠閥形成后，打開閥門Vl向?qū)嶒?yàn)管段9底部充入氣體，觀察膠體在有氣侵的情況下的氣侵密封性，逐步增大壓力，觀察氣體對(duì)凍膠閥完整性的影響，得出氣侵穩(wěn)定性。
[0033](4)破膠情況實(shí)驗(yàn)
[0034]1、成膠后，通過(guò)壓力計(jì)10的記錄，測(cè)得自然破膠時(shí)間或者承壓-時(shí)間曲線，曲線可讀取破膠最大壓力，得到凍膠閥最大耐壓值。
[0035]2、成膠后，打開實(shí)驗(yàn)管段上部閥門V6，下入模擬鉆柱7，關(guān)閉閥門VI，打開閥門V2，注入破膠劑，觀察凍膠塞解體情況，凍膠塞破壞越快說(shuō)明破膠劑對(duì)凍膠閥的破膠效果越好。
[0036](5)從模擬鉆柱注入凍膠原液對(duì)成膠效果的影響
[0037]觀察凍膠原液從模擬鉆柱注入后的成膠效果，測(cè)量混漿段的長(zhǎng)短，如果混漿段長(zhǎng)則說(shuō)明通過(guò)模擬鉆柱下部孔眼進(jìn)入實(shí)驗(yàn)管段的凍膠重聚效果差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由高壓氣瓶(I)、壓力控制系統(tǒng)(2)、注入系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管段(9)、模擬鉆柱(7)、加熱及溫控系統(tǒng)(8)、流量計(jì)(11)、廢液罐(12)組成，其特征在于，所述高壓氣瓶(I)連接壓力控制系統(tǒng)(2)，所述壓力控制系統(tǒng)(2)連接注入系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管段(9)兩端，所述注入系統(tǒng)包括泥漿透明罐(3)、破膠劑透明罐(4)、凍膠透明罐(5)，分別配置與盛放泥漿、破膠劑、凍膠原液，所述實(shí)驗(yàn)管段(9)垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計(jì)(11)、廢液罐(12)通過(guò)管道連接，實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)部有模擬鉆柱(7)，外部有加熱及溫控系統(tǒng)(8)，實(shí)驗(yàn)管段兩端均連接壓力計(jì)(6)、(10);所述壓力控制系統(tǒng)(2)、加熱及溫控系統(tǒng)(8)、流量計(jì)(11)、壓力計(jì)(6)、(10)均連接計(jì)算機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)管段為耐溫耐壓玻璃管，能承受0.6MPa高壓同時(shí)耐受150°高溫。3.如權(quán)利要求1所述的適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述加熱及溫控系統(tǒng)包括電熱絲和保溫層，電熱絲纏繞于實(shí)驗(yàn)管段外壁，保溫層包裹于實(shí)驗(yàn)管段外壁。4.如權(quán)利要求1所述的適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬鉆柱與注入系統(tǒng)連接，模擬鉆柱為下端封閉并鉆有三個(gè)直徑為10毫米孔的管道。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由高壓氣瓶、壓力控制系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管段、模擬鉆柱、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計(jì)、廢液罐組成，高壓氣瓶連接壓力控制系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)連接注入系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管段兩端，注入系統(tǒng)包括泥漿透明罐、破膠劑透明罐、凍膠透明罐，實(shí)驗(yàn)管段垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計(jì)、廢液罐通過(guò)管道連接，實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)部有模擬鉆柱，外部有加熱及溫控系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)管段兩端均連接壓力計(jì)。本實(shí)用新型原理可靠，操作簡(jiǎn)便，可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過(guò)程檢測(cè)、承壓測(cè)試、破膠等，為凍膠閥的篩選及現(xiàn)場(chǎng)使用提供可靠的分析數(shù)據(jù)。
【IPC分類】E21B47/07, E21B47/06, E21B49/00
【公開號(hào)】CN205314989
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620021938
【發(fā)明人】徐小峰, 孟英峰, 李皋, 魏納, 李永杰, 徐吉
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日