CN101936156B - 自膨胀封隔器井眼模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其包括模拟井筒和自膨胀封隔器，模拟井筒的内壁上粘附有一圈的水泥层，自膨胀封隔器设置在水泥层内部；模拟井筒的筒壁上设有加热系统，模拟井筒上设有进排液系统，进排液系统上连接有能对自膨胀封隔器进行打压的打压系统。本发明的试验装置能够模拟井下不规则井眼和油藏温度、压力等参数，客观的反映自膨胀封隔器的膨胀性能和耐压差能力，从而为自膨胀封隔器的设计改进和现场试验提供理论上的数据支持。
Description
技术领域
本发明是有关于一种用来模拟井下油藏环境的装置，特别是关于一种自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，以能够对自膨胀封隔器进行模拟打压。
背景技术
自膨胀封隔器作为油田一种新型的裸眼封隔器，近几年已经在油田完井方面得到了广泛地应用。但对于不同的油井而言，其井下油藏参数也有所不同。不同的油藏温度、压力和原油渗流特性会对封隔器胶筒的膨胀性能产生很大影响，其最终影响封隔器的坐封时间和封隔压差。
为了有效模拟井下油藏环境对自膨胀封隔器性能的影响，设计了本发明的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置。
发明内容
本发明的目的是，提供一种自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其能对自膨胀封隔器进行模拟打压。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，所述装置包括模拟井筒和自膨胀封隔器，模拟井筒的内壁上粘附有一圈的水泥层，自膨胀封隔器设置在水泥层内部；模拟井筒的筒壁上设有加热系统，模拟井筒上设有进排液系统，进排液系统上连接有能对自膨胀封隔器进行打压的打压系统。
在优选的实施方式中，所述模拟井筒包括内管，在内管的外部包覆有多段外管，内管和外管之间形成能容设加热体的环空腔，上述能对加热体进行加热的加热系统缠绕在外管的外壁上。
在优选的实施方式中，所述内管的壁厚大于所述外管的壁厚，外管具有三段，分别包覆在内管的中间和两端处。
在优选的实施方式中，所述加热系统包括加热带，恒温控制器及电源，加热带缠绕在所述外管的外壁上，加热带通过恒温控制器与电源电连接设置。
在优选的实施方式中，所述进排液系统包括进液口和排液口，进液口和排液口的一端分别外露于模拟井筒的内管外，另一端分别穿过内管壁和所述水泥层；所述打压系统连接于进液口处。
在优选的实施方式中，所述进排液系统具有三个进液口和一个排液口，三个进液口的其中之一位于所述模拟井筒的下部，另外两个进液口位于模拟井筒的中间的上部，排液口位于模拟井筒的下部。
在优选的实施方式中，所述进排液系统还包括排气口，排气口的一端外露于模拟井筒的内管外，另一端分别穿过内管(11)壁和所述水泥层，排气口的外露的一端通过排气阀与废液缸相连。
在优选的实施方式中，所述排气口为两个，分别位于所述模拟井筒的上部的两侧。
在优选的实施方式中，所述打压系统包括打压泵，打压泵连接于所述模拟井筒的上部的两个进液口处。
在优选的实施方式中，所述模拟井筒的两端设有连接法兰，所述水泥层上的两端分别设有支撑件，支撑件分别位于模拟井筒的下部；所述自膨胀封隔器的一端紧贴在连接法兰上，且自膨胀封隔器的下部支撑在支撑件上。
本发明的特点和优点是：该试验装置能够模拟井下不规则井眼和油藏温度、压力等参数，客观的反映自膨胀封隔器的膨胀性能和耐压差能力，从而为自膨胀封隔器的设计改进和现场试验提供理论上的数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，本发明实施例提到的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其包括模拟井筒1和自膨胀封隔器2，模拟井筒1的内壁上粘附有一圈的水泥层3，自膨胀封隔器2设置在水泥层3内部；模拟井筒1的筒壁上设有加热系统，模拟井筒1上设有进排液系统，进排液系统上连接有能对自膨胀封隔器2进行打压的打压系统。
本发明实施例在使用时，可在模拟井筒1的内壁上粘附内径不规则的水泥层6，以模拟井下不规则的井眼；通过进排液系统往模拟井筒1的水泥层3内部输入或输出外部介质Y(例如原油或柴油)，介质围绕在自膨胀封隔器2周围；加热系统可对水泥层3及其内部的介质进行加热，以最终模拟油藏的温度，在所模拟的井下油藏环境中，通过打压系统对自膨胀封隔器2进行打压试验。
其中，自膨胀封隔器2可采用专利号CN200920106033.9中的所述的自膨胀封隔器。
本发明实施例可以很好地模拟井下油藏环境(温度、压力和渗流等)，完成自膨胀封隔器2在模拟井眼内的膨胀打压试验，从而实现对自膨胀封隔器2各项性能参数的试验检验。
进一步而言，所述模拟井筒1的两端设有连接法兰13，所述水泥层3上的两端分别设有支撑件7，支撑件7分别位于模拟井筒1的下部；所述自膨胀封隔器2的一端紧贴在连接法兰13上，且自膨胀封隔器2的下部支撑在支撑件7上。通过打开或关闭连接法兰13，可将模拟井筒1内的自膨胀封隔器2取出或安装，支撑件7与封隔器2的支撑部位以较小为宜，以使封隔器2能得到更好地膨胀。本实施方式中，膨胀器2的安装简单方便。
根据本发明的一个实施方式，模拟井筒1包括内管11，在内管11的外部包覆有多段外管12，内管11和外管12之间形成能容设加热体(此处为加热油)的环空腔，上述能对加热体进行加热的加热系统缠绕在外管12的外壁上。此处具有三段外管12，分别包覆在内管11的中间和两端处，以能对模拟井筒1内部进行很好地加热。本发明实施例中，可通过加热系统对内置在环空腔内的加热油进行加热，进而对水泥层3及其内部的介质进行加热，以模拟所需的介质温度。
其中，内管11的壁一股较厚，以能够承受高压试验，而外管12的壁则可较薄，内、外管11、12均可为钢管。
根据本发明的一个实施方式，加热系统包括加热带4，恒温控制器41及电源，加热带4缠绕在所述外管12的外壁上，加热带4通过恒温控制器41与电源电连接设置。也就是说，通过加热带4对环空腔内的加热油进行加热，当温度偏离设定值时，恒温控制器41可自动调节温度，以维持环空腔内加热油的温度恒定。其中，环空腔外设有阀门，例如截止阀，可利用泵车通过截止阀往环空腔内注入加热油，待实验完毕，环空腔内的加热油通过截止阀可排出。
根据本发明的一个实施方式，进排液系统包括进液口51和排液口52，进液口51和排液口52的一端分别外露于模拟井筒1的内管11外，另一端分别穿过内管11壁和所述水泥层3；所述打压系统连接于进液口51处。在此外，所述进排液系统具有三个进液口51和一个排液口52，三个进液口的其中之一位于模拟井筒1的下部，另外两个进液口位于模拟井筒1的中间的上部，排液口52位于模拟井筒1的下部。
由于自膨胀封隔器2胶筒较长，其两端胶筒对周围的介质(柴油/原油)的接触要优于中间段胶筒，两端胶筒会先行膨胀到井壁，从而影响介质进入封隔器的中间胶筒进行膨胀，最终影响封隔器的封隔压差。为避免这种影响存在，本发明实施例在模拟井筒1中间上部具有两个进液口51，如此可使自膨胀封隔器2中间胶筒能够膨胀完全，从而真实反映封隔器2耐压差能力。
进一步而言，进排液系统还包括排气口53，排气口的一端外露于模拟井筒1的内管11外，另一端分别穿过内管11壁和所述水泥层3，排气口53的外露的一端通过排气阀54与废液缸5相连。在此处，排气口53为两个，分别位于模拟井筒1的上部的两侧，并可分别通过排气阀54与同一个废液缸5相连。
当打压系统将外部介质(柴油\原油)输入到模拟井筒内时，可能含有部分气体，气体受热膨胀后压力增大，将排气阀54打开，直接排气到废液缸5内。当试验完毕时，由模拟井筒1左下端的排液口52将介质排尽后，再打开模拟井筒1两端的连接法兰13，可将封隔器2取出。
根据本发明的一个实施方式，所述打压系统包括打压泵6，打压泵6连接于所述模拟井筒1的上部的两个进液口51处。具体是，打压泵6可通过截止阀61和压力表62与进液口51相连。打压泵6可为泵车。
下面以具体例的方式对本发明的试验装置进行具体说明：
(1)模拟井筒中，使内管11的规格为：长度4m、外径
内径
三段外管12的规格分别为：长度1200mm\500mm\1200mm、外径
内径在内管11的内壁粘结一不规则水泥层3，其水泥层3内径在
之间变换。如图1所示分别将三段外管12(1200mm、500mm、1200mm)套在内管11外，并分别进行两端焊接，以形成三段环形空腔；另外分别在内管两端各焊接一组连接法兰13，用来装卸自膨胀封隔器2。
(2)自膨胀封隔器2选用型号YZF5-1/2”×203×3000，封隔器2的基管选用5-1/2”套管，胶筒外径203mm，胶筒长度3000mm。
(3)如图1所示，用手工钻加工两个排气口53，三个进液口51和一个排液口52，连接各阀门、压力表等配件及管线。
(4)将自膨胀封隔器2放入模拟井筒1内，上紧连接法兰螺栓。打开外管12上侧阀门(例如为截止阀)，用泵车(该泵车可以是与打压泵6的泵车为同一个泵车，也可以是另外一个单独的泵车)将加热油泵入到内管11与外管12的环空腔，关闭阀门以备加热。同时，在各个进液口51(模拟井筒上部2个，井筒右下部1个进液口)分别用打压泵6向模拟井筒1内部注满柴油，并按试验要求，在模拟井筒1内设定一围压值10MPa；接通加热带4的电源，以加热加热油。
试验期间，每隔两天向模拟井筒1内补充柴油一次，五天后，进液口51接泵打压验证封隔器的封隔压差。以后每隔三天打压验封一次，若连续两次打压封隔器封隔压差变化幅度不大(不超过1MPa)，表明封隔器已膨胀完全，记录最终数据。在排液口将模拟井筒内的柴油/原油排出后取出自膨胀封隔器，试验完毕。
(5)重新将同一型号的封隔器型号放入模拟井筒1内，重新设定模拟井筒1内的温度、和压力。重复试验步骤(4)，最终模拟自膨胀封隔器在不同温度、压力下的膨胀时间和封隔压差性能的测定。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述装置包括模拟井筒(1)和自膨胀封隔器(2)，模拟井筒(1)的内壁上粘附有一圈的水泥层(3)，自膨胀封隔器(2)设置在水泥层(3)内部；模拟井筒(1)的筒壁上设有加热系统，模拟井筒(1)上设有进排液系统，进排液系统上连接有能对自膨胀封隔器进行打压的打压系统；所述模拟井筒(1)包括内管(11)，在内管的外部包覆有多段外管(12)，内管(11)和外管(12)之间形成能容设加热体的环空腔，上述能对加热体进行加热的加热系统缠绕在外管(12)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述内管(11)的壁厚大于所述外管(12)的壁厚，外管(12)具有三段，分别包覆在内管(11)的中间和两端处。
3.根据权利要求1所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述加热系统包括加热带(4)，恒温控制器及电源，加热带(4)缠绕在所述外管(12)的外壁上，加热带(4)通过恒温控制器(41)与电源电连接设置。
4.根据权利要求1所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述进排液系统包括进液口(51)和排液口(52)，进液口(51)和排液口(52)的一端分别外露于模拟井筒(1)的内管(11)外，另一端分别穿过内管壁和所述水泥层(3)；所述打压系统连接于进液口(51)处。
5.根据权利要求4所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述进排液系统具有三个进液口(51)和一个排液口(52)，三个进液口的其中之一位于所述模拟井筒(1)的下部，另外两个进液口位于模拟井筒的中间的上部，排液口位于模拟井筒的下部。
6.根据权利要求4所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述进排液系统还包括排气口(53)，排气口的一端外露于模拟井筒(1)的内管(11)外，另一端分别穿过内管(11)壁和所述水泥层(3)，排气口(53)的外露的一端通过排气阀(54)与废液缸(5)相连。
7.根据权利要求6所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述排气口(53)为两个，分别位于所述模拟井筒(1)的上部的两侧。
8.根据权利要求5所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述打压系统包括打压泵(6)，打压泵连接于所述模拟井筒(1)的上部的两个进液口(51)处。
9.根据权利要求1所述的自膨胀封隔器井眼模拟试验装置，其特征在于，所述模拟井筒(1)的两端设有连接法兰(13)，所述水泥层(3)上的两端分别设有支撑件(7)，支撑件(7)分别位于模拟井筒(1)的下部；所述自膨胀封隔器(2)的一端紧贴在连接法兰(13)上，且自膨胀封隔器(2)的下部支撑在支撑件(7)上。
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