專利名稱：高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油油井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種用于石油鉆井上使用的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀。
背景技術(shù)：
目前，在鉆井生產(chǎn)過程中，鉆井液對井壁的影響很大，如果嚴(yán)重的話，有可能使井壁出現(xiàn)坍塌、縮徑、擴徑等現(xiàn)象，鉆井液在井壁中必然產(chǎn)生滲透，導(dǎo)致井壁發(fā)生變化，影響鉆井的速度，更有甚者，還會產(chǎn)生重大的卡鉆事故。因此，在鉆井作業(yè)中，及時了解鉆井過程中鉆井液對井壁的影響程度，對預(yù)防重大事故的發(fā)生，提高鉆井生產(chǎn)效率具有很強的現(xiàn)實意義。
迄今為止，對井壁穩(wěn)定性的評價方法還很少且不健全，像線彈性模式等數(shù)學(xué)地質(zhì)力學(xué)模式可以作為井眼穩(wěn)定的模式，但這些模式由于數(shù)據(jù)量很大，使用起來非常耗時，而且要求使用者擁有豐富的經(jīng)驗，因而不能大量使用。把井眼失穩(wěn)模式和多相流模式進行耦合編制出的WellFlo7軟件，也要事先進行預(yù)測，不能直接、方便的對井壁進行評價。
因此，在石油鉆井作業(yè)中需要一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的儀器裝置，能在模擬現(xiàn)場井下溫度、壓力和流動條件下評價鉆井液體系對井壁穩(wěn)定性的作用效果，為科研和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠很好地模擬井下鉆井液溫度、壓力、流速變化對井壁穩(wěn)定性影響的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于它包括井壁外筒、井壁內(nèi)筒、內(nèi)筒上密封蓋，內(nèi)筒下密封蓋、超聲波探桿、環(huán)流腔、信號采集調(diào)節(jié)器、信號采集線、增壓泵、鉆井液容器、加熱器、溫度傳感器、無極變速循環(huán)泵；在井壁外筒內(nèi)設(shè)置井壁內(nèi)筒，在井壁內(nèi)筒下端處設(shè)置有下密封蓋，在該下密封蓋上設(shè)有進口，在井壁內(nèi)筒的內(nèi)壁處放置有模擬人工井壁，在井壁內(nèi)筒上端處設(shè)置有上密封蓋，在該上密封蓋上設(shè)有出口，在井壁內(nèi)筒的上方設(shè)置有井口上蓋，在井壁內(nèi)筒與井口上蓋之間形成一個環(huán)流腔；所述的超聲波探桿位于井壁內(nèi)筒的正中心線上，其上端穿過井口上蓋與信號采集調(diào)節(jié)器固定連接；在井壁外筒的筒底設(shè)有鉆井液循環(huán)進口，在井壁外筒上部側(cè)壁設(shè)有鉆井液循環(huán)出口，在鉆井液循環(huán)進口和出口之間用管路連接有增壓泵、鉆井液容器、無極變速循環(huán)泵，形成鉆井液循環(huán)連接。
在本實用新型中，所述的緩沖板置在井壁外筒底板與井壁內(nèi)筒下端之間，在緩沖板的底面連接有支撐腿。緩沖板的作用是防止循環(huán)鉆井液直接沖進井壁內(nèi)筒，通過緩沖板的阻擋，使循環(huán)鉆井液緩慢進入井壁內(nèi)筒，接近實際情況。
在本實用新型中，在井壁外筒的外壁上設(shè)置有濾失液出口和環(huán)壓出口，在井壁外筒與井壁內(nèi)筒之間形成有環(huán)壓腔，在井壁內(nèi)筒的下端與井壁外筒之間設(shè)置有密封圈。該密封圈是為了防止高壓循環(huán)鉆井液進入井壁外筒與井壁內(nèi)筒之間形成有環(huán)壓腔，但實際測試時，會有高壓循環(huán)鉆井液滲漏進入環(huán)壓腔，所以，濾失液出口可以排出環(huán)壓腔內(nèi)的液體濾液。
在本實用新型中，在井口上蓋與井壁內(nèi)筒之間設(shè)置有密封圈，在井口上蓋的側(cè)壁設(shè)有鉆井液出口，該鉆井液出口的中心線與井壁外筒上部的鉆井液循環(huán)出口中心線在同一高度上，并相連通。
在本實用新型中，在超聲波探桿下端設(shè)有圓錐形分壓器。該圓錐形分壓器的作用是防上高壓循環(huán)鉆井液直接沖擊超聲波探桿的下端，起到分壓的作用。
在本實用新型中，在鉆井液容器外部包覆有加熱器，在鉆井液容器的上連接有壓力傳感器，在鉆井液容器上設(shè)置有溫度傳感器。該溫度傳感器控制模擬井下溫度。
在本實用新型中，在無極變速循環(huán)泵的管路中連接有流量計量器。
在本實用新型中，所述的信號采集調(diào)節(jié)器是一個可帶動超聲波探桿轉(zhuǎn)動的手輪，其設(shè)有中心孔，所述的信號采集線從中心孔引出。試驗中，調(diào)節(jié)信號采集調(diào)節(jié)器可以改變超聲波探桿測試的不同角度，以觀測井壁瞬間變化。
使用時，先把井壁內(nèi)筒從井壁外筒中取出，再把模擬人工井壁安裝在井壁內(nèi)筒中，上緊上密封蓋，把井壁內(nèi)筒放于井壁外筒中，上緊井口上蓋，打開無極變速循環(huán)泵，加熱器和增壓泵，鉆井液將在循環(huán)管路中循環(huán)，調(diào)節(jié)信號采集調(diào)節(jié)器改變超聲波探桿的角度，通過超聲波探桿測試出的數(shù)據(jù)來分析模擬人工井壁在鉆井液循環(huán)作用下的變化量。
本實用新型的優(yōu)點是用高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀能模擬井下的高溫、高壓、鉆井液的沖刷程度及造壁情況，可綜合性的測定井下鉆井液對井壁的影響，測量數(shù)據(jù)方便精確，也可以直接觀察在鉆井液沖刷作用下的井壁變化。


圖1為本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1A向示意圖具體實施方式
參見圖1、圖2所示一種高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，它包括井壁外筒4、井壁內(nèi)筒10、內(nèi)筒上密封蓋19，內(nèi)筒下密封蓋8、超聲波探桿11、環(huán)流腔14、信號采集調(diào)節(jié)器17、信號采集線18、增壓泵23、鉆井液容器26、加熱器25、溫度傳感器28、無極變速循環(huán)泵1；在井壁外筒4內(nèi)設(shè)置井壁內(nèi)筒10，在井壁內(nèi)筒10下端處設(shè)置有下密封蓋8，在該下密封蓋8上設(shè)有進口32，在井壁內(nèi)筒10的內(nèi)壁處放置有模擬人工井壁13，在井壁內(nèi)筒10上端處設(shè)置有上密封蓋19，在該上密封蓋19上設(shè)有出口30，在井壁內(nèi)筒10的上方設(shè)置有井口上蓋16，在井壁內(nèi)筒10與井口上蓋16之間形成一個環(huán)流腔14；所述的超聲波探桿11位于井壁內(nèi)筒10的正中心線上，其上端穿過井口上蓋16與信號采集調(diào)節(jié)器17固定連接；在井壁外筒4的筒底設(shè)有鉆井液循環(huán)進口3，在井壁外筒4上部側(cè)壁設(shè)有鉆井液循環(huán)出口22，在鉆井液循環(huán)進口3和出口22之間用管路29連接有增壓泵23、鉆井液容器26、無極變速循環(huán)泵1，形成鉆井液循環(huán)連接。
所述的緩沖板7設(shè)置在井壁外筒4底板與井壁內(nèi)筒10下端之間，在緩沖板7的底面連接有支撐腿33。
在井壁外筒4的外壁上設(shè)置有濾失液出口6和環(huán)壓進口12，在井壁外筒4與井壁內(nèi)筒10之間形成有環(huán)壓腔21，在井壁內(nèi)筒10的下端與井壁外筒4之間設(shè)置有密封圈5。
在井口上蓋16與井壁內(nèi)筒10之間設(shè)置有密封圈15，在井口上蓋16的側(cè)壁設(shè)有鉆井液出口20，該鉆井液出口20的中心線與井壁外筒4上部的鉆井液循環(huán)出口22中心線在同一高度上，并相連通。
在超聲波探桿11下端設(shè)有圓錐形分壓器31。
在鉆井液容器26外部包覆有加熱器25，在鉆井液容器26的上連接有壓力傳感器27，在鉆井液容器26上設(shè)置有溫度傳感器28。
在無極變速循環(huán)泵1的管路中連接有流量計量器2。
所述的信號采集調(diào)節(jié)器17是一個可帶動超聲波探桿11轉(zhuǎn)動的手輪，其設(shè)有中心孔，所述的信號采集線18從中心孔34引出。
試驗時，將井壁內(nèi)筒10從井壁外筒4中取出，把模擬人工井壁13安放在井壁內(nèi)筒10中，上緊上密封蓋19，把井壁內(nèi)筒10放入井壁外筒4中，上緊井口上蓋16，打開濾失液出口6和環(huán)壓進口12，打開無極變速循環(huán)泵1、加熱器25和增壓泵23，調(diào)節(jié)信號采集調(diào)節(jié)器17改變超聲波探桿11的角度，通過超聲波探桿11測量出的數(shù)據(jù)來分析模擬人工井壁13在鉆井液循環(huán)作用下的變化。
權(quán)利要求1.一種高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于它包括井壁外筒(4)、井壁內(nèi)筒(10)、內(nèi)筒上密封蓋(19)，內(nèi)筒下密封蓋(8)、超聲波探桿(11)、環(huán)流腔(14)、信號采集調(diào)節(jié)器(17)、信號采集線(18)、增壓泵(23)、鉆井液容器(26)、加熱器(25)、溫度傳感器(28)、無極變速循環(huán)泵(1)；在井壁外筒(4)內(nèi)設(shè)置井壁內(nèi)筒(10)，在井壁內(nèi)筒(10)下端處設(shè)置有下密封蓋(8)，在該下密封蓋(8)上設(shè)有進口(32)，在井壁內(nèi)筒(10)的內(nèi)壁處放置有模擬人工井壁(13)，在井壁內(nèi)筒(10)上端處設(shè)置有上密封蓋(19)，在該上密封蓋(19)上設(shè)有出口(30)，在井壁內(nèi)筒(10)的上方設(shè)置有井口上蓋(16)，在井壁內(nèi)筒(10)與井口上蓋(16)之間形成一個環(huán)流腔(14)；所述的超聲波探桿(11)位于井壁內(nèi)筒(10)的正中心線上，其上端穿過井口上蓋(16)與信號采集調(diào)節(jié)器(17)固定連接；在井壁外筒(4)的筒底設(shè)有鉆井液循環(huán)進口(3)，在井壁外筒(4)上部側(cè)壁設(shè)有鉆井液循環(huán)出口(22)，在鉆井液循環(huán)進口(3)和出口(22)之間用管路(29)連接有增壓泵(23)、鉆井液容器(26)、無極變速循環(huán)泵(1)，形成鉆井液循環(huán)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于所述的緩沖板(7)設(shè)置在井壁外筒(4)底板與井壁內(nèi)筒(10)下端之間，在緩沖板(7)的底面連接有支撐腿(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于在井壁外筒(4)的外壁上設(shè)置有濾失液出口(6)和環(huán)壓進口(12)，在井壁外筒(4)與井壁內(nèi)筒(10)之間形成有環(huán)壓腔(21)，在井壁內(nèi)筒(10)的下端與井壁外筒(4)之間設(shè)置有密封圈(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于在井口上蓋(16)與井壁內(nèi)筒(10)之間設(shè)置有密封圈(15)，在井口上蓋(16)的側(cè)壁設(shè)有鉆井液出口(20)，該鉆井液出口(20)的中心線與井壁外筒(4)上部的鉆井液循環(huán)出口(22)中心線在同一高度上，并相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于在超聲波探桿(11)下端設(shè)有圓錐形分壓器(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于在鉆井液容器(26)外部包覆有加熱器(25)，在鉆井液容器(26)的上連接有壓力傳感器(27)，在鉆井液容器(26)上設(shè)置有溫度傳感器(28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于在無極變速循環(huán)泵(1)的管路中連接有流量計量器(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，其特征在于所述的信號采集調(diào)節(jié)器(17)是一個可帶動超聲波探桿(11)轉(zhuǎn)動的手輪，其設(shè)有中心孔(34)，所述的信號采集線(18)從中心孔引出。
專利摘要一種高溫、高壓井壁穩(wěn)定性測試儀，它在井壁外筒內(nèi)設(shè)置井壁內(nèi)筒，在井壁內(nèi)筒上、下端處設(shè)置有上、下密封蓋，在井壁內(nèi)筒的內(nèi)壁處放置有模擬人工井壁，在井壁內(nèi)筒的上方設(shè)置有井口上蓋，在井壁內(nèi)筒與井口上蓋之間形成一個環(huán)流腔；所述的超聲波探桿位于井壁內(nèi)筒的正中心線上，其上端穿過井口上蓋與信號采集調(diào)節(jié)器固定連接；在井壁外筒的筒底設(shè)有鉆井液循環(huán)進口，在井壁外筒上部側(cè)壁設(shè)有鉆井液循環(huán)出口，在鉆井液循環(huán)進口和出口之間用管路連接有增壓泵、鉆井液容器、無極變速循環(huán)泵，形成鉆井液循環(huán)連接。本測試儀能模擬井下的高溫、高壓、鉆井液的沖刷程度及造壁情況，可綜合性的測定井下鉆井液對井壁的影響，可以直接觀察在鉆井液沖刷下的井壁變化。
文檔編號G01N35/00GK2748917SQ20042009653
公開日2005年12月28日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者向興金, 王延金, 吳彬, 張紅民 申請人:湖北漢科新技術(shù)股份有限公司