CN102507242B - 一种循环试验测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环试验测试系统，克服现有循环管线延成损失大且费用较高的缺陷，该循环试验测试系统，包括循环池、灌注泵、泥浆泵、试验平台、基本管线以及回流管线，该循环池、灌注泵以及泥浆泵依靠管线依次连接，该基本管线设置在该泥浆泵的出口方向上，该基本管线的末端连接该试验平台，在该试验平台的出口端设置有第十六阀门，第十五阀门和电动调节阀与该第十六阀门并行设置，在该十六阀门与该循环池之间设置有回流管线。本发明实施例的循环试验测试系统可以在地表产生循环，模拟真井的循环情况，相比现有的连续油管的循环管线降低了成本，有效降低了管路延成损失。

Description

一种循环试验测试系统

技术领域

本发明涉及一种测试系统，尤其涉及一种循环试验测试系统。

背景技术

近年来，石油钻井过程中所使用的新工具、新仪器的研发速度越来越快，所涉及的领域也越来越广泛，如随钻测井（LWD）仪器、旋转导向钻进系统以及井下螺杆马达等定向井工具。

在新型工具或仪器的研制阶段，为了获取更多的试验数据来进行优化或修正，大多需要采取用实验井、生产井、或者地表泥浆泵等进行试验。这种试验技术主要存在以下缺点：

（1）是不能模仿井下的真实情况，试验数据并不准确；

（2）是工作效率低下，需要服从现场生产安排，获取数据较难；

（3）是监测的数据有限，不能获得更多更有效的数据。

（4）对于套管井而言，LWD部分仪器并不能使用，这也制约了工具或仪器的研发速度。

现有技术中有采用连续油管的循环管线来进行新工具或仪器的试验，但是这种连续油管的直径较小，管路的延成损失较大，此外连续油管的费用较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有循环管线延成损失大且费用较高的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种循环试验测试系统，包括循环池、灌注泵、泥浆泵、试验平台、基本管线以及回流管线，其中：

该循环池、灌注泵以及泥浆泵依靠管线依次连接，该基本管线设置在该泥浆泵的出口方向上，该基本管线的末端连接该试验平台，在该试验平台的出口端设置有第十六阀门，第十五阀门和电动调节阀与该第十六阀门并行设置，在该十六阀门与该循环池之间设置有回流管线。

优选地，该回流管线与该循环池之间设置有沉淀池。

优选地，该基本管线包含基本段及该延展段，与该基本管线的延展段并行设置有延展管线；该延展管线上设置有至少一个阀门，该基本管线的基本段上设置有第一阀门，该基本管线的延展段上设置有第二阀门。

优选地，该延展管线包括N级，当N大于等于2时，从第一级到第N-1级延展管线均包括基本段及延展段且各级延展管线的基本段及延展段各设置有至少一个阀门，第N级延展管线上设置有至少一个阀门，相邻两级的延展管线中后一级延展管线与前一级延展管线的延展段并行设置；

其中N为大于等于1的整数。

优选地，该基本管线通过第一分支管线连接水平钻机实验装置的第一端，该水平钻机实验装置的第二端连接试验水泥块的第一端，该试验水泥块的第一端还通过第二分支管线连接到该回流管线上；该第一分支管线上设置有阀门，该基本管线的末端设置有阀门。

优选地，该基本管线在与该第一分支管线连接点之前的部位上设置有第一压力传感器，在与该第一分支管线连接点之后的部位上设置有第二压力传感器，在该第十六阀门与该第十五阀门及电动调节阀并行连接的入口位置与该试验平台之间设置有第三压力传感器。

优选地，该第一分支管线上设置有流量传感器；

该第十六阀门与该第十五阀门及电动调节阀并行连接的出口位置设置有流量传感器。

优选地，该回流管线上通过第三分支管线连接信号下传装置的第一端，该信号下传装置的第二端通过第四分支管线连接到基本管线的末端；该第四分支管线上设置有阀门，该基本管线在与该第四分支管线相连接之前的部分设置有阀门。

优选地，该灌注泵的两侧分别设置有第一手动蝶阀和第二手动蝶阀。

与现有技术相比，本发明实施例的循环试验测试系统可以在地表产生循环，模拟真井的循环情况，相比现有的连续油管的循环管线降低了成本，有效降低了管路延成损失。本发明实施例的循环试验测试系统可以用于LWD仪器、旋转导向钻进系统以及螺杆马达等井下仪器或者工具研制过程中的试验，或者产品工程化中的性能检验等。本发明实施例的循环试验测试系统较之现有的仪器测试及标定的方法，本发明效率高，成本低，不影响企业生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的循环试验测试系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本发明实施例的循环试验测试系统。如图1所示，本发明实施例的循环试验测试系统主要包括循环池1、灌注泵2、泥浆泵3、试验平台4、基本管线5、延展管线以及回流管线7，其中：

灌注泵2连接在循环池1与泥浆泵3之间，循环池1与灌注泵2之间、以及灌注泵2与泥浆泵3之间采用高压管线连接，灌注泵2与泥浆泵3之间的高压管线上还设置有吸入软管便于泥浆泵3的安装和位置调整。泥浆泵3与基本管线5连接，基本管线5在泥浆泵3的出口方向上，依次设置有第一压力传感器PT1以及压力传感器的第一接头堵头13和第二接头堵头14，该第一接头堵头13设置在距离泥浆泵3的出口10米左右的位置，该第二接头堵头14设置在距离该第一接头堵头1314米左右的位置；该第一压力传感器PT1可以检测基本管线5入口端处的压力。在该泥浆泵3的出口与该第一压力传感器PT1之间还设置有第一阀门Z1。

本实施例中该灌注泵2的两侧还分别设置有第一手动蝶阀DZ1’和第二手动蝶阀DZ2’，可在需要时截断流体。

在基本管线5的末端设置有试验平台4，该试验平台4的两端设置有高压软管以方便调节试验平台4两端与管线的连接。在该基本管线5与该试验平台4进口端连接的部分，还设置有第二压力传感器PT1，可以检测基本管线5出口端处的压力。在该第二压力传感器PT2和该试验平台4入口端高压软管之间的部分，设置有第十三阀门Z13。

在该试验平台4的出口端，依次设置有第三压力传感器PT3、第十六阀门Z16和第三流量传感器QF3，第十五阀门Z15和电动调节阀dZ1与该第十六阀门Z16并行设置。也即该第三压力传感器PT3设置在该第十六阀门Z16与第十五阀门Z15和电动调节阀dZ1并行设置的入口位置与该试验平台4之间，该第三流量传感器QF3设置在第十六阀门Z16与第十五阀门Z15和电动调节阀dZ1并行连接的出口位置处。

回流管线7设置在该第三流量传感器QF3与该循环池1之间。本发明的实施例中，回流管线7与该循环池1之间，可以设置沉淀池11，用于对回流管线7中的流体进行沉淀之后，再输送到该循环池1中进行利用。

本发明的实施例中，循环池1中可以设置液位传感器以监测循环池1中流体的液面高度。

在本发明的实施例中，该基本管线5包含有基本段和延展段，上述第一阀门Z1、第一压力传感器PT1、第一接头堵头13以及第二接头堵头14依次设置在该基本段上。在该基本管线5的延展段上设置有第二阀门Z2。本实施例中的延展管线与该基本管线5上的延展段并行且延展管线的长度比基本管线5上的延展段的长度要长（当然，延展管线的长度比该基本管线5上的延展段的长度短也是可行的，可以试验不同长度的循环线路），在该延展管线上也设置有阀门。当关闭延展管线上的阀门并开启第一阀门Z1及第二闸门Z2时，可利用该基本管线5进行循环试验。当需要采用延展管线延长测试管线时，关闭第二阀门Z2并开启第一阀门Z1及延展管线上的阀门时，即可完成较长的管线的循环试验。

本发明的实施例中，该延展管线包括有N级，当N大于等于2时，从第一级到第N-1级延展管线均包括基本段及延展段且各级延展管线的基本段及延展段各设置有至少一个阀门，第N级延展管线上设置有至少一个阀门，相邻两级的延展管线中后一级延展管线与前一级延展管线的延展段并行设置；其中N为大于等于1的整数。

如图1所示，本发明实施例的延展管线共包括第一延展管线61、第二延展管线62、第三延展管线63以及第四延展管线64。其中，第一延展管线61、第二延展管线62以及第三延展管线63均包含有基本段和延展段；在第一延展管线61的基本段上设置有第三阀门Z3，延展段上设置有第四阀门Z4；在第二延展管线62的基本段上设置有第五阀门Z5，延展段上设置有第六阀门Z6；在第三延展管线63的基本段上设置有第七阀门Z7，延展段上设置有第八阀门Z8；在第四延展管线64上设置有第九阀门Z9。第四延展管线64比第三延展管线63的延展段长，第三延展管线63比第二延展管线62的延展段长，第二延展管线62比第一延展管线61的延展段长。

如此，在实际应用中通过各延展管线并通过各阀门之间的配合，来获得测试管线的各种长度。比如，在开启第一阀门Z1、第三阀门Z3以及第四阀门Z4的同时，关闭第二阀门Z2以及第五阀门Z5，则可利用基本管线5的基本段以及第一延展管线61进行试验。

又比如，在开启第一阀门Z1、第三阀门Z3、第五阀门Z5以及第六阀门Z6的同时，关闭第二阀门Z2、第四阀门Z4以及第七阀门Z7，则可利用基本管线5的基本段、第一延展管线61的基本段以及第二延展管线62进行试验。

本发明实施例中利用延展管线来延长测试管线长度的各种应用，本领域普通技术人员根据上述描述以及本发明技术方案的具体结构和应用，均能够知晓各阀门之间的配合，还请参考上述两具体应用的说明，此处不再赘述。

在本发明的实施例中，基本管线5的长度为500米；第一延展管线61加上基本管线5的基本段，长度为1000米；第二延展管线62加上第一延展管线61的基本段和基本管线5的基本段，长度为2000米；第三延展管线63加上第二延展管线62的基本段、第一延展管线61的基本段和基本管线5的基本段，长度为2500米；第四延展管线64加上第三延展管线63的基本段、第二延展管线62的基本段、第一延展管线61的基本段和基本管线5的基本段，长度为3000米。本发明的其他实施例中，各延展管线的长度以及各延展管线基本段的长度，可以由本领域普通技术人员根据实际需要进行适当的设置，此处不再赘述。

本发明实施例中，该第一阀门至第十六阀门均可以是手动高压闸板阀。基本管线5与延展管线也可以采用低压管线。

图1所示的本实施例中的箭头，表示流体的流向。

如图1所示，本发明实施例的循环试验测试系统，在第二压力传感器PT2远离该基本管线5末端一侧的基本管线5上，通过第一分支管线21连接有水平钻机试验装置8以及试验水泥块9，可通过该水平钻机实验装置8来钻试验水泥块9，来进行不同仪器的试验，例如定向井仪器及工具的试验等。）在该第一分支管线21上设置有第一流量传感器QF1以及第十四阀门Z14，其中该第十四阀门Z14靠近该水平钻机试验装置8的第一端。该水平钻机试验装置8的第一端与该第十四阀门Z14之间设置有高压软管，用于调整该水平钻机试验装置8与管线的连接。该水平钻机试验装置8的第二端连接该试验水泥块9的第一端，该试验水泥块9的第一端通过第二分支管线22连接到回流管线7上。

本实施例中该第一流量传感器QF1可以是超声波流量计。

本发明的实施例中，如图1所示，在回流管线7靠近循环池1（或者沉淀池11）的一侧，还连接有第三分支管线23。该第三分支管线23的另一端连接信号下传装置10的第一端。信号下传装置10的第二端通过第四分支管线24连接到基本管线5基本段的末端且与基本管线5的连接点较第二压力传感器PT2远离该基本管线5末端更远。该第四分支管线24的中间部分，还与第一阀门Z1靠近泥浆泵3的出口一侧的基本管线5连通，且在该连通点与第四分支管线24与基本管线5的连接点之间还设置有第十阀门Z10。该基本管线5在与该第四分支管线24连接之前的部分还设置有第十一阀门Z11，也即设置该第十一阀门Z11的位置与该基本管线5末端之间的距离，大于设置该第十一阀门Z11的位置与该第四分支管线24连接点之间的距离。该信号下传装置10可以利用该第三分支管线23以及第四分支管线24进行流体的分流，通过该分流来调整流体的流量，让井下仪器或者工具自动切换工作模式，实现指令下传。

本发明的实施例中，在泥浆泵3与之间设置有第一压力显示表PB1，在第二压力传感器PT2与第十三阀门Z13之间设置有第二压力显示表PB2，在第一流量传感器QF1与第十四阀门Z14之间设置有第三压力显示表PB3，分别用于现场实时显示这三处管线上的压力。

在本发明实施例的应用中，上述各种管线主要由由壬焊接而成，部分管线埋于地下（比如地下1.6米深处，或者其他不冻层深度，防止气温较低时对管线中的流体产生冻结现象），地面管线通到实验室内部时使用电伴热防止循环液冷冻结冰。通过阀门组合能实现不同长度的循环回路，试验成本低、效率高，通过设置电动调节阀dZ1，试验时可以实现背压无级调节。

本发明实施例中的各压力传感器及流量传感器，分别用于监测管路中相关位置的压力和流量。

本发明的其他实施例中，前述的各流量传感器以及压力传感器的安装位置也可以根据需要进行适当的调整，而且，适当增加或者减少流量传感器、压力传感器以及各种阀门的数量，都是可行的。

在仪器的研制阶段，所进行的试验是大量的。本发明实施例的循环试验测试系统可以在地表模拟真井实钻的循环情况，以方便数据的获取，是一种较为理想的试验模式。

对于工程化的仪器，需要进行标定，其也可以利用本发明实施例的循环试验测试系统。部分仪器为了得到理想的参数匹配，也可以利用本发明实施例的循环试验测试系统进行试验，得到更多的数据来建立数据库，进行数据优选。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例所提供的装置和/或系统的各组成部分，以及方法中的各步骤，可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种循环试验测试系统，包括循环池、灌注泵、泥浆泵、试验平台、基本管线以及回流管线，其中：

该循环池、灌注泵以及泥浆泵依靠管线依次连接，该基本管线设置在该泥浆泵的出口方向上，该基本管线的末端连接该试验平台，在该试验平台的出口端设置有第十六阀门，第十五阀门和电动调节阀与该第十六阀门并行设置，在该十六阀门与该循环池之间设置有回流管线；

其中，该基本管线包含基本段及延展段，与该基本管线的延展段并行设置有延展管线；该延展管线上设置有至少一个阀门，该基本管线的基本段上设置有第一阀门，该基本管线的延展段上设置有第二阀门；

该延展管线包括N级，当N大于等于2时，从第一级到第N-1级延展管线均包括基本段及延展段且各级延展管线的基本段及延展段各设置有至少一个阀门，第N级延展管线上设置有至少一个阀门，相邻两级的延展管线中后一级延展管线与前一级延展管线的延展段并行设置；其中N为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

该回流管线与该循环池之间设置有沉淀池。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，

该基本管线通过第一分支管线连接水平钻机实验装置的第一端，该水平钻机实验装置的第二端连接试验水泥块的第一端，该试验水泥块的第一端还通过第二分支管线连接到该回流管线上；该第一分支管线上设置有阀门，该基本管线的末端设置有阀门。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，

该基本管线在与该第一分支管线连接点之前的部位上设置有第一压力传感器，在与该第一分支管线连接点之后的部位上设置有第二压力传感器，在该第十六阀门与该第十五阀门及电动调节阀并行连接的入口位置与该试验平台之间设置有第三压力传感器。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，

该第一分支管线上设置有流量传感器；

该第十六阀门与该第十五阀门及电动调节阀并行连接的出口位置设置有流量传感器。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，

该回流管线上通过第三分支管线连接信号下传装置的第一端，该信号下传装置的第二端通过第四分支管线连接到基本管线的末端；该第四分支管线上设置有阀门，该基本管线在与该第四分支管线相连接之前的部分设置有阀门。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，

该灌注泵的两侧分别设置有第一手动蝶阀和第二手动蝶阀。