適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油與天然氣實驗裝備領(lǐng)域，尤其涉及適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置。
【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，有必要展開細(xì)致的研究工作。但目前尚無一套能完成在高溫高壓條件下的流體段塞凍膠閥的實際使用情況模擬設(shè)備，因此本實用新型提出高溫流體段塞井筒模擬實驗裝置，利用該裝置可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過程檢測、承壓測試、破膠等，對凍膠閥在現(xiàn)場的實際使用情況進(jìn)行分析，為凍膠閥的現(xiàn)場使用工藝提供參考。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實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驗裝置，該裝置原理可靠，操作簡便，可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過程檢測、承壓測試、破膠等，為凍膠閥的篩選及現(xiàn)場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驗裝置，主要由高壓氣瓶、壓力控制系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、實驗管段、模擬鉆柱、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計、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)和實驗管段兩端，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，并通過壓力控制系統(tǒng)將三種溶液注入實驗管段，所述實驗管段垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計、廢液罐通過管道連接，實驗管段內(nèi)部有模擬鉆柱，外部有加熱及溫控系統(tǒng)，實驗管段兩端均連接壓力計。
[0006]所述壓力控制系統(tǒng)、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計、壓力計均與計算機(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)和實驗管段的兩端并對各個接入點的壓力進(jìn)行控制，即壓力控制系統(tǒng)可通過內(nèi)部芯片對注入系統(tǒng)的3個主體透明罐、實驗管段、模擬鉆柱等處的壓力進(jìn)行反饋和調(diào)節(jié)。
[0008]所述實驗管段為耐溫耐壓玻璃管，能承受0.6MPa高壓同時耐受150°高溫，其透明的特性便于觀察實驗現(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，電熱絲纏繞于實驗管段外壁，保溫層包裹于實驗管段外壁，該保溫層為透明保溫材料，不影響可視性，加溫通過溫度控制回路自動控制。
[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]流量計用于計量從實驗管段排出的液體。
[0012]廢液罐用于收集實驗管段排出的廢液。
【附圖說明】
[0013]圖1是適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置的結(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，7.模擬鉆柱，8.加熱及溫控系統(tǒng)，9.實驗管段，11.流量計，12.廢液罐，Vl、V2、V3、V4、V5、V6 均為閥門。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0016]參看圖1。
[0017]適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置，主要由高壓氣瓶1、壓力控制系統(tǒng)2、注入系統(tǒng)、實驗管段9、模擬鉆柱7、加熱及溫控系統(tǒng)8、流量計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)和實驗管段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，所述實驗管段9垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計11、廢液罐12通過管道連接，實驗管段內(nèi)部有模擬鉆柱7，外部有加熱及溫控系統(tǒng)8，實驗管段兩端均連接壓力計6、10;所述壓力控制系統(tǒng)2、加熱及溫控系統(tǒng)8、流量計11、壓力計6、10均與計算機(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驗，步驟如下:
[0019](I)成膠效果觀察:
[0020]實驗準(zhǔn)備完成后按照如下步驟實施
[0021 ] 1、打開泥漿容器通路閥門V3，將泥漿栗入實驗管段20cm。然后關(guān)閉閥門V3;
[0022]2、打開凍膠容器通路閥門V5，將凍膠原液栗入實驗管段130cm。關(guān)閉通路閥門V5;
[0023]3、打開泥漿容器通路閥門V3，將泥漿栗入實驗管段剩下的20cm，保持通路閥門V3開啟。
[0024]4、關(guān)閉實驗管段9上部閥門V6，并調(diào)整加熱及溫控系統(tǒng)為130°C;
[0025]5、開始記錄時間，觀察成膠過程，測量混漿段長短，混漿段長則說明泥漿對成膠不利，混漿段短甚至為O則說明成膠效果好。
[0026](2)力學(xué)穩(wěn)定性實驗
[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，通過壓力測量記錄，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的情況，通過壓力測量，計算出實驗管段9兩端壓力計V6和Vl的差值即壓力差，評價其滑動阻力，通過實驗管段流出的液體流量除以實驗管段流道面積得出滑動速度，滑動速度越大說明凍膠閥的力學(xué)穩(wěn)定行越差;最高耐壓值越高、滑動速度越低、最大穩(wěn)定耐壓值越大說明凍膠閥的力學(xué)穩(wěn)定性越好。
[0030](3)氣侵穩(wěn)定性實驗
[0031]1、凍膠閥形成后，關(guān)閉實驗管段9上部閥門V6，設(shè)置溫控系統(tǒng)8溫度為130°C，在成膠過程中，打開閥門VI，向?qū)嶒灩芏?打入氣泡，觀察其對凍膠閥強(qiáng)度的影響，打入氣泡后成膠效果差，混漿明顯則說明氣侵穩(wěn)定性差。
[0032]2、凍膠閥形成后，打開閥門Vl向?qū)嶒灩芏?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，觀察氣體對凍膠閥完整性的影響，得出氣侵穩(wěn)定性。
[0033](4)破膠情況實驗
[0034]1、成膠后，通過壓力計10的記錄，測得自然破膠時間或者承壓-時間曲線，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，打開實驗管段上部閥門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，凍膠塞破壞越快說明破膠劑對凍膠閥的破膠效果越好。
[0036](5)從模擬鉆柱注入凍膠原液對成膠效果的影響
[0037]觀察凍膠原液從模擬鉆柱注入后的成膠效果，測量混漿段的長短，如果混漿段長則說明通過模擬鉆柱下部孔眼進(jìn)入實驗管段的凍膠重聚效果差。
【主權(quán)項】
1.適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置，主要由高壓氣瓶(I)、壓力控制系統(tǒng)(2)、注入系統(tǒng)、實驗管段(9)、模擬鉆柱(7)、加熱及溫控系統(tǒng)(8)、流量計(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)和實驗管段(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，所述實驗管段(9)垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計(11)、廢液罐(12)通過管道連接，實驗管段內(nèi)部有模擬鉆柱(7)，外部有加熱及溫控系統(tǒng)(8)，實驗管段兩端均連接壓力計(6)、(10);所述壓力控制系統(tǒng)(2)、加熱及溫控系統(tǒng)(8)、流量計(11)、壓力計(6)、(10)均連接計算機(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驗裝置，其特征在于，所述實驗管段為耐溫耐壓玻璃管，能承受0.6MPa高壓同時耐受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驗裝置，其特征在于，所述加熱及溫控系統(tǒng)包括電熱絲和保溫層，電熱絲纏繞于實驗管段外壁，保溫層包裹于實驗管段外壁。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驗裝置，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直徑為10毫米孔的管道。
【專利摘要】本實用新型公開了適用于深井高溫流體段塞完井井筒模擬實驗裝置，主要由高壓氣瓶、壓力控制系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、實驗管段、模擬鉆柱、加熱及溫控系統(tǒng)、流量計、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)和實驗管段兩端，注入系統(tǒng)包括泥漿透明罐、破膠劑透明罐、凍膠透明罐，實驗管段垂直安放，其下端與注入系統(tǒng)連接，其上端與流量計、廢液罐通過管道連接，實驗管段內(nèi)部有模擬鉆柱，外部有加熱及溫控系統(tǒng)，實驗管段兩端均連接壓力計。本實用新型原理可靠，操作簡便，可模擬鉆井液循環(huán)、高溫流體段塞注入、成膠過程檢測、承壓測試、破膠等，為凍膠閥的篩選及現(xiàn)場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】CN205314989
【申請?zhí)枴緾N201620021938
【發(fā)明人】徐小峰, 孟英峰, 李皋, 魏納, 李永杰, 徐吉
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月11日