CN104074511A - 一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法，由主体部分、节流管汇、控制系统和信号采集系统组成。其主体部分可以采用现有技术的多种手段进行实现，然而优选的是，所述主体部分包括水槽、水泥墩、钻井泵、上水管、井筒、出水管、回水管、四通和节流管汇；其能够解决现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法所存在的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，从而满足实际钻井作业的需要。

Description

一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法

技术领域

本发明属于钻井井筒压力控制技术领域,设计一种检测漏层的实验装置,尤其涉及一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法。

背景技术

目前，井漏是钻井工程中最普遍最常见的技术难题之一。井漏不仅会延误钻井作业时间，延长钻井周期，损失钻井液，造成巨大的物资损失，损害储层产能，干扰地质录井和钻井液性能的正常维护，而且有可能引发卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。国内外钻井工作者针对井漏问题进行了大量的防漏、堵漏研究。堵漏工作的关键在于井漏发生后，能够快速准确地确定漏失层的位置，以便及时采取有效的堵漏措施，保证钻井工程正常进行。若漏层位置不清楚，会使得堵漏施工具有很大的盲目性，从而常常导致堵漏失败。因此，测定漏失层位置对钻井生产具有重要意义。

专利号为“ZL200710064122.7”，授权公告号为“CN101255952B”，名称为“一种用于管道泄漏检测及相关预警技术试验的管道泄漏监测与安全预警测试系统”的中国发明专利，公开了一种管道泄漏监测与安全预警测试系统，包括存储罐区、泵和管道构成的环形管道、预设泄漏点及测试仪表，设置埋地的已作防腐处理并加阴极保护的与存储罐区和泵连接为闭环的环形管道及同沟埋设的环形光纤，环形管道有两根引出支管和多个泄放阀井，在环形管道上安装有多个阀门、流量计、压力仪表；环道现场的压力传感器接远传电缆至中央控制室；有液位计的存储灌区出口由管道一次串接各阀门、压力表、过滤器、变送器、泵、单向阀、流量计、泄放阀井等后，返回接到存储罐区的入口，在两阀门之间开口封接一引出支管，在该引出支管行依次串接各阀门、气体流量计、缓冲罐、单向阀、变送器、压力表和压缩机，在另外两阀门之间开口封接一引出支管，在该引出支管上一次串接阀门、变送器、压力表、气体流量计后接放空管。该管道泄漏监测与安全预警测试系统虽然可以在一定程度上实现输油气管道泄漏的检测，但是因为其采用的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题。

总体来说，现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法，多是采用较为复杂繁琐的结构进行压力检测试验，所以多存在结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，无法满足实际钻井作业的需要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法，以解决现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法所存在的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，从而满足实际钻井作业的需要。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、节流管汇、控制系统和信号采集系统组成。

如上所述的压力波检测漏层实验装置，其主体部分可以采用现有技术的多种手段进行实现，然而优选的是，所述主体部分包括水槽、水泥墩、钻井泵、上水管、井筒、出水管、回水管、四通和节流管汇。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括钢架。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括顶端密封组合。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括阀门。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括脉冲锥阀组。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括气动执行器。

在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括压力传感器。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统包括节流阀。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括锥阀组合体。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括安全阀。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括压力传感器。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括部分管道。

在以上任一方案中优选的是，所述节流阀的数量为一个。

在以上任一方案中优选的是，所述锥阀组合体的数量为一个。

在以上任一方案中优选的是，所述安全阀的数量为一个。

在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器的数量为一个。

在以上任一方案中优选的是，所述流量计的数量为一个。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口和节流管汇入口处各安装有流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口、节流管汇入口和井口处各安装有压力传感器。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口和节流管汇入口处各安装有一个流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口、节流管汇入口和口处各安装有一个压力传感器。

在以上任一方案中优选的是，所述出水管采用内管。

在以上任一方案中优选的是，所述回水管采用内管与外壁之间形成的环形空间。

在以上任一方案中优选的是，所述外壁采用外管。

在以上任一方案中优选的是，所述节流阀采用气动控制,且配设有进行压力波激励操作的气压站和控制系统。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇与下水管相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述节流阀设有节流阀执行开关。

在以上任一方案中优选的是，所述阀门安装在回水管管口的出口位置处。

在以上任一方案中优选的是，所述回水管的管口位于漏层位置处。

在以上任一方案中优选的是，所述管口的数量为三个，各自分别安装有阀门。

在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器采用脉冲压力传感器。

在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括滤波放大单元。

在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括A/D转换单元。

在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括控制柜。

在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括数据存储和显示单元。

在以上任一方案中优选的是，所述数据存储和显示单元包括工业用控制计算机。

在以上任一方案中优选的是，所述工业用控制计算机通过数据总线与控制器相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述工业用控制计算机的上位机中设有用于显示参数及用于操作人员进行节流控制的计算机控制界面。

在以上任一方案中优选的是，所述钢架的尺寸是长为2m长，宽为2m，高为27m。

在以上任一方案中优选的是，所述钢架的一侧设有上行人梯。

在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯设有防护栏。

在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯的层高为3m。

在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯的数量为9层。

在以上任一方案中优选的是，所述水槽设有放空阀。

在以上任一方案中优选的是，所述水槽设有底座。

在以上任一方案中优选的是，所述水槽的容积为2m。

在以上任一方案中优选的是，所述水泥墩的尺寸是长为2.5m，宽为2.5m，高位1.8m。

在以上任一方案中优选的是，所述水泥墩设有地脚螺钉。

在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉采用M24型。

在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉的数量为8个。

在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉高出地面的距离为0.1m。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵采用柱塞泵。

在以上任一方案中优选的是，所述柱塞泵具备的参数为9L/s，7MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述上水管的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵引出有高压管线，其外径为70mm，内径为50mm。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒为包括外管和内管的同心管。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的外管的外径为245mm，内径为221mm，长为3m。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的外管的数量为9根。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的外管通过法兰相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述内管的外径为127mm，内径为109mm。

在以上任一方案中优选的是，所述内管通过螺纹相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的底端距离最下面的回水管管口50cm。

在以上任一方案中优选的是，所述井筒的底端悬空，距离水泥墩50cm。

在以上任一方案中优选的是，所述出水管的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇前端设有高压管。

在以上任一方案中优选的是，所述高压管的外径为88.9mm，内径为70.2mm，长为3m。

在以上任一方案中优选的是，所述回水管的耐压为1MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述回水管的外径为121mm，内径为109mm。

在以上任一方案中优选的是，所述四通的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述四通与井筒同心的外管和内管、上水管、节流管汇入口管相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇的长度为1.5m。

在以上任一方案中优选的是，所述顶端密封组合包括相互组合的密封件和密封组合体。

在以上任一方案中优选的是，所述顶端密封组合的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述流量计采用涡街流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述涡街流量计的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述涡街流量计的数量为2个。

在以上任一方案中优选的是，所述泵出口和节流管汇入口处的流量计采用涡轮流量计。

在以上任一方案中优选的是，所述涡轮流量计的耐压为1.6MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述涡轮流量计的流量精度为±0.1％。

在以上任一方案中优选的是，所述涡轮流量计的数量为3个。

在以上任一方案中优选的是，在靠近地面的位置开设有3个管口，其间隔为1m，其与下端面相距0.7 m处各安装1个小量程涡轮流量计。

在以上任一方案中优选的是，在井筒同心的外管和内管底部向上的4.2 m处开设有1个管口，井筒同心的外管和内管底部向上的7.2 m处开设有1个管口，作备用检测。

在以上任一方案中优选的是，所述阀门的耐压为15MPa。

在以上任一方案中优选的是，所述阀门包括电磁安全阀和/或泄压阀和/或止回阀和/或控制阀和/或放液阀和/或手动控制阀和/或排气阀。

在以上任一方案中优选的是，所述电磁安全阀的数量为2个。

在以上任一方案中优选的是，所述止回阀的数量为1个。

在以上任一方案中优选的是，所述控制阀的数量为4个。

在以上任一方案中优选的是，所述放液阀的数量为2个。

在以上任一方案中优选的是，所述手动控制阀的数量为4个。

在以上任一方案中优选的是，所述排气阀的数量为2个。

在以上任一方案中优选的是，所述脉冲锥阀组采用不锈钢材料制成。

在以上任一方案中优选的是，所述脉冲锥阀组的耐压为12 MPa，1次/s。

在以上任一方案中优选的是，所述脉冲锥阀组的锥阀组行程范围是50%～85%，且可调节。

在以上任一方案中优选的是，所述气动执行器与脉冲锥阀组相配套控制。

在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器的数量为7个。

在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器设置在钻井泵出口和/或井筒入口和/或节流管汇入口和/或漏失测点处。

在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器的控压精度为±0.1％。

在以上任一方案中优选的是，所述钢架设置在负一楼的水泥墩上，同时钢架与墙体相联接固定。

在以上任一方案中优选的是，所述高压管线包括第一管线、第二管线、第三管线和第四管线。

在以上任一方案中优选的是，所述第一管线固定在钢架上。

在以上任一方案中优选的是，所述第一管线固定设置在钢架左侧。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的上端与四通相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的下端设有可更换管段。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的下端的可更换管段配套设有拆卸吊装工具。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的下端的可更换管段的长度为3m。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的上端悬挂设置在钢架上。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线的下端和上端之间通过法兰相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第二管线设置在钢架中心。

在以上任一方案中优选的是，所述第一管线的上端、井筒的同心的外管和内管上端的顶端密封组合，以及第二管线的内管之间相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第三管线与节流管汇相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第三管线横跨在楼顶围墙处。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇连接固定在露天楼顶地面上，且集成组合安装。

在以上任一方案中优选的是，所述第三管线与节流管汇的入口管相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第三管线与节流管汇的入口管之间的连接为刚性连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第四管线从节流管汇的出口处引出，且沿着第三管线的路径，沿着钢架的右侧下行，进入地面的水槽内。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵安装在负一楼内，且通过入口管线与水槽相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵的出口设有两个分支，分别第一与管线的下端和井筒的底部相连接。

在以上任一方案中优选的是，所述第一管线在钻井泵的出口处设有阀门。

在以上任一方案中优选的是，所述控制系统设有防雨单元。

在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇设有防雨单元。

在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置设有吊装系统。

在以上任一方案中优选的是，所述吊装系统设有吊环。

在以上任一方案中优选的是，所述吊装系统采用手动式。

为实现上述目的，本发明的第二个方面涉及一种压力波检测漏层实验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，在钻井过程中，调节地面节流管汇中节流阀，此调节过程，实际上就是对井筒内流体施加压力波；

第二步，步骤一中的压力波沿井筒向井下传播过程中，若遇到漏层，将在漏层处发生发射和折射，接收这些压力波变化情况；

第三步，根据地面某处测量的压力或流量信号变化情况，通过压力波的频率特性分析方法，确定漏层位置和漏失量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法，其通过

采用主动激励压力波在微小泄漏或泄漏达到稳态时的检测方法应用到井漏检测中，同时对整体系统装置及其使用方法进行大量的创新研究，充分发挥压力波检测技术的优势，克服现有漏层定位方法的不足，通过利用水击波传递理论，借助压力波信号检测和数字信号处理技术，确定漏层位置；即通过提供一种在实验室内，即在室内模拟钻井过程中发生地层漏失及检测漏失的实验系统，通过在井口向井筒内施加压力波信号，在井筒下端模拟地层漏失，然后根据地面检查到达的压力信号变化特征，精确判断井漏发生的位置；从而实现在井漏发生后，能够快速准确地确定漏失层的位置，以便及时采取有效的堵漏措施，保证钻井工程正常进行；该压力波检测漏层实验装置及其使用方法，能够解决现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法所存在的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，同时克服常规井漏检测技术上的不足，提高漏层定位效率、降低施工成本、减少施工的复杂性和发生井下复杂情况的几率，从而满足实际钻井作业的需要，对钻井生产具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：

图1是本发明的压力波检测漏层实验装置结构示意图。

图中，1为上水管，2为流量计，3为钻井泵，4为水泥墩，5为水槽，6为管口，7为下水管，8为井筒，9为节流管汇，10为压力传感器，11为四通。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。

实施例1:

一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、节流管汇9、控制系统和信号采集系统组成。

实施例2：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例1相似，所不同的是，所述主体部分包括水槽5、水泥墩4、钻井泵3、上水管1、井筒8、出水管、回水管、四通11和节流管汇9。

实施例3：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例2相似，所不同的是，所述主体部分还包括钢架。

实施例4：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例3相似，所不同的是，所述主体部分还包括顶端密封组合。

实施例5：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例4相似，所不同的是，所述主体部分还包括流量计2。

实施例6：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例5相似，所不同的是，所述主体部分还包括阀门。

实施例7：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例6相似，所不同的是，所述主体部分还包括脉冲锥阀组。

实施例8：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例7相似，所不同的是，所述主体部分还包括气动执行器。

实施例9：

如图1所示，一种压力波检测漏层实验装置,与实施例8相似，所不同的是，所述主体部分还包括压力传感器10。

实施例10：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例9相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统包括节流阀。

实施例11：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例10相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统还包括锥阀组合体。

实施例12：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例11相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统还包括安全阀。

实施例13：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例12相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统还包括压力传感器10。

实施例14：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例13相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统还包括流量计2。

实施例15：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例14相似，所不同的是，所述节流管汇9及控制系统还包括部分管道。

实施例16：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例15相似，所不同的是，所述节流阀的数量为一个。

实施例17：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例16相似，所不同的是，所述锥阀组合体的数量为一个。

实施例18：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例17相似，所不同的是，所述安全阀的数量为一个。

实施例19：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例18相似，所不同的是，所述压力传感器10的数量为一个。

实施例20：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例19相似，所不同的是，所述流量计2的数量为一个。

实施例21：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例20相似，所不同的是，所述钻井泵3出口和节流管汇9入口处各安装有流量计2。

实施例22：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例21相似，所不同的是，所述钻井泵3出口、节流管汇9入口和井口处各安装有压力传感器10。

实施例23：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例22相似，所不同的是，所述钻井泵3出口和节流管汇9入口处各安装有一个流量计2。

实施例24：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例23相似，所不同的是，所述钻井泵3出口、节流管汇9入口和井口处各安装有一个压力传感器10。

实施例25：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例24相似，所不同的是，所述出水管采用内管。

实施例26：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例25相似，所不同的是，所述回水管采用内管与外壁之间形成的环形空间。

实施例27：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例26相似，所不同的是，所述外壁采用外管。

实施例28：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例27相似，所不同的是，所述节流阀采用气动控制,且配设有进行压力波激励操作的气压站和控制系统。

实施例29：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例28相似，所不同的是，所述节流管汇9与下水管7相连接。

实施例30：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例29相似，所不同的是，所述节流阀设有节流阀执行开关。

实施例31：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例30相似，所不同的是，所述阀门安装在回水管管口6的出口位置处。

实施例32：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例31相似，所不同的是，所述回水管的管口6位于漏层位置处。

实施例33：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例32相似，所不同的是，所述管口6的数量为三个，各自分别安装有阀门。

实施例34：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例33相似，所不同的是，所述压力传感器10采用脉冲压力传感器10。

实施例35：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例34相似，所不同的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括滤波放大单元。

实施例36：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例35相似，所不同的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括A/D转换单元。

实施例37：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例36相似，所不同的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括控制柜。

实施例38：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例37相似，所不同的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括数据存储和显示单元。

实施例39：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例38相似，所不同的是，所述数据存储和显示单元包括工业用控制计算机。

实施例40：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例39相似，所不同的是，所述工业用控制计算机通过数据总线与控制器相连接。

实施例41：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例40相似，所不同的是，所述工业用控制计算机的上位机中设有用于显示参数及用于操作人员进行节流控制的计算机控制界面。

实施例42：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例41相似，所不同的是，所述钢架的尺寸是长为2m长，宽为2m，高为27m。

实施例43：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例42相似，所不同的是，所述钢架的一侧设有上行人梯。

实施例44：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例43相似，所不同的是，所述上行人梯设有防护栏。

实施例45：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例44相似，所不同的是，所述上行人梯的层高为3m。

实施例46：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例45相似，所不同的是，所述上行人梯的数量为9层。

实施例47：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例46相似，所不同的是，所述水槽5设有放空阀。

实施例48：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例47相似，所不同的是，所述水槽5设有底座。

实施例49：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例48相似，所不同的是，所述水槽5的容积为2m。

实施例50：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例49相似，所不同的是，所述水泥墩4的尺寸是长为2.5m，宽为2.5m，高位1.8m。

实施例51：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例50相似，所不同的是，所述水泥墩4设有地脚螺钉。

实施例52：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例51相似，所不同的是，所述地脚螺钉采用M24型。

实施例53：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例52相似，所不同的是，所述地脚螺钉的数量为8个。

实施例54：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例53相似，所不同的是，所述地脚螺钉高出地面的距离为0.1m。

实施例55：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例54相似，所不同的是，所述钻井泵3采用柱塞泵。

实施例56：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例55相似，所不同的是，所述柱塞泵具备的参数为9L/s，7MPa。

实施例57：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例56相似，所不同的是，所述上水管1的耐压为15MPa。

实施例58：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例57相似，所不同的是，所述钻井泵3引出有高压管线，其外径为70mm，内径为50mm。

实施例59：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例58相似，所不同的是，所述井筒8为包括外管和内管的同心管。

实施例60：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例59相似，所不同的是，所述井筒8的耐压为15MPa。

实施例61：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例60相似，所不同的是，所述井筒8的外管的外径为245mm，内径为221mm，长为3m。

实施例62：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例61相似，所不同的是，述井筒8的外管的数量为9根。

实施例63：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例62相似，所不同的是，所述井筒8的外管通过法兰相连接。

实施例64：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例63相似，所不同的是，所述内管的外径为127mm，内径为109mm。

实施例65：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例64相似，所不同的是，所述内管通过螺纹相连接。

实施例66：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例65相似，所不同的是，所述井筒8的底端距离最下面的回水管管口650cm。

实施例67：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例66相似，所不同的是，所述井筒8的底端悬空，距离水泥墩450cm。

实施例68：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例67相似，所不同的是，所述出水管的耐压为15MPa。

实施例69：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例68相似，所不同的是，所述节流管汇9前端设有高压管。

实施例70：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例69相似，所不同的是，所述高压管的外径为88.9mm，内径为70.2mm，长为3m。

实施例71：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例70相似，所不同的是，所述回水管的耐压为1MPa。

实施例72：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例71相似，所不同的是，所述回水管的外径为121mm，内径为109mm。

实施例73：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例72相似，所不同的是，所述四通11的耐压为15MPa。

实施例74：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例73相似，所不同的是，所述四通11与井筒8同心的外管和内管、上水管1、节流管汇9入口管相连接。

实施例75：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例74相似，所不同的是，所述节流管汇9的耐压为15MPa。

实施例76：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例75相似，所不同的是，所述节流管汇9的长度为1.5m。

实施例77：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例76相似，所不同的是，所述顶端密封组合包括相互组合的密封件和密封组合体。

实施例78：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例77相似，所不同的是，所述顶端密封组合的耐压为15MPa。

实施例79：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例78相似，所不同的是，所述流量计2采用涡街流量计2。

实施例80：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例79相似，所不同的是，所述涡街流量计2的耐压为15MPa。

实施例81：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例80相似，所不同的是，所述涡街流量计2的数量为2个。

实施例82：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例81相似，所不同的是，所述泵出口和节流管汇9入口处的流量计2采用涡轮流量计2。

实施例83：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例82相似，所不同的是，所述涡轮流量计2的耐压为1.6MPa。

实施例84：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例83相似，所不同的是，所述涡轮流量计2的流量精度为±0.1％。

实施例85：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例84相似，所不同的是，所述涡轮流量计2的数量为3个。

实施例86：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例85相似，所不同的是，在靠近地面的位置开设有3个管口6，其间隔为1m，其与下端面相距0.7 m处各安装1个小量程涡轮流量计2。

实施例87：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例86相似，所不同的是，在井筒8同心的外管和内管底部向上的4.2 m处开设有1个管口6，井筒8同心的外管和内管底部向上的7.2 m处开设有1个管口6，作备用检测。

实施例88：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例87相似，所不同的是，所述阀门的耐压为15MPa。

实施例89：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例80相似，所不同的是，所述阀门包括电磁安全阀、泄压阀、止回阀、控制阀、放液阀、手动控制阀和排气阀。

实施例90：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例89相似，所不同的是，所述电磁安全阀的数量为2个。

实施例91：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例90相似，所不同的是，所述止回阀的数量为1个。

实施例92：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例91相似，所不同的是，所述控制阀的数量为4个。

实施例93：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例92相似，所不同的是，所述放液阀的数量为2个。

实施例94：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例93相似，所不同的是，所述手动控制阀的数量为4个。

实施例95：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例94相似，所不同的是，所述排气阀的数量为2个。

实施例96：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例95相似，所不同的是，所述脉冲锥阀组采用不锈钢材料制成。

实施例97：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例96相似，所不同的是，所述脉冲锥阀组的耐压为12 MPa，1次/s。

实施例98：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例97相似，所不同的是，所述脉冲锥阀组的锥阀组行程范围是50%～85%，且可调节。

实施例99：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例98相似，所不同的是，所述气动执行器与脉冲锥阀组相配套控制。

实施例100：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例99相似，所不同的是，所述压力传感器10的数量为7个。

实施例101：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例100相似，所不同的是，所述压力传感器10设置在钻井泵3出口、井筒8入口、节流管汇9入口和漏失测点处。

实施例102：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例101相似，所不同的是，所述压力传感器10的控压精度为±0.1％。

实施例103：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例102相似，所不同的是，所述钢架设置在负一楼的水泥墩4上，同时钢架与墙体相联接固定。

实施例104：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例103相似，所不同的是，所述高压管线包括第一管线、第二管线、第三管线和第四管线。

实施例105：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例104相似，所不同的是，所述第一管线固定在钢架上。

实施例106：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例105相似，所不同的是，所述第一管线固定设置在钢架左侧。

实施例107：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例106相似，所不同的是，所述第二管线的上端与四通11相连接。

实施例108：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例107相似，所不同的是，所述第二管线的下端设有可更换管段。

实施例109：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例108相似，所不同的是，所述第二管线的下端的可更换管段配套设有拆卸吊装工具。

实施例110：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例109相似，所不同的是，所述第二管线的下端的可更换管段的长度为3m。

实施例111：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例110相似，所不同的是，所述第二管线的上端悬挂设置在钢架上。

实施例112：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例111相似，所不同的是， 所述第二管线的下端和上端之间通过法兰相连接。

实施例113：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例112相似，所不同的是，所述第二管线设置在钢架中心。

实施例114：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例113相似，所不同的是，所述第一管线的上端、井筒8的同心的外管和内管上端的顶端密封组合，以及第二管线的内管之间相连接。

实施例115：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例114相似，所不同的是，所述第三管线与节流管汇9相连接。

实施例116：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例115相似，所不同的是，所述第三管线横跨在楼顶围墙处。

实施例117：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例116相似，所不同的是，所述节流管汇9连接固定在露天楼顶地面上，且集成组合安装。

实施例118：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例117相似，所不同的是，所述第三管线与节流管汇9的入口管相连接。

实施例119：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例118相似，所不同的是，所述第三管线与节流管汇9的入口管之间的连接为刚性连接。

实施例120：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例119相似，所不同的是，所述第四管线从节流管汇9的出口处引出，且沿着第三管线的路径，沿着钢架的右侧下行，进入地面的水槽5内。

实施例121：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例120相似，所不同的是，所述钻井泵3安装在负一楼内，且通过入口管线与水槽5相连接。

实施例122：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例121相似，所不同的是，所述钻井泵3的出口设有两个分支，分别第一与管线的下端和井筒8的底部相连接。

实施例123：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例122相似，所不同的是，所述第一管线在钻井泵3的出口处设有阀门。

实施例124：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例123相似，所不同的是，所述控制系统设有防雨单元。

实施例125：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例124相似，所不同的是，所述节流管汇9设有防雨单元。

实施例126：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例125相似，所不同的是，所述压力波检测漏层实验装置设有吊装系统。

实施例127：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例126相似，所不同的是，所述吊装系统设有吊环。

实施例128：

一种压力波检测漏层实验装置,与实施例127相似，所不同的是，所述吊装系统采用手动式。

实施例129：

如上所述的压力波检测漏层实验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，在钻井过程中，调节地面节流管汇9中节流阀，此调节过程，实际上就是对井筒8内流体施加压力波；

第二步，步骤一中的压力波沿井筒8向井下传播过程中，若遇到漏层，将在漏层处发生发射和折射，接收这些压力波变化情况；

第三步，根据地面某处测量的压力或流量信号变化情况，通过压力波的频率特性分析方法，确定漏层位置和漏失量。

本发明的压力波检测漏层实验装置,其循环流程是钻井液由水槽5流经水泥墩4进入钻井泵3,从钻井泵3出口流出,进入上水管1,进入井筒8的内管,再由内管下部出口进入内管和外管之间的环形空间,向上流动,到达四通11,进入节流管汇9,由节流管汇9流出后进入下水管7,刘辉泥浆池；从井口向井筒8传递的压力波是通过气动控制系统使节流管汇9中节流阀执行开关动作产生的；漏层位置由三个管口6构成，每个管口6的出口处安装有阀门，控制其流量；信号检测主要由压力传感器10和流量计2组成，采集到的压力脉冲和流量信号经由滤波放大及A/D转换的装置、将滤波放大及A/D转换后的信号送入控制柜和工程师站的装置、对数据进行存储和数据显示的装置；依据压力波分析软件对发生的压力波信号和经过漏层后反射和折射的信号进行分析，确定漏层位置；节流管汇9连接固定在露天楼顶地面上，集成组合安装,方便操作控制,第三管线与节流管汇9入口管刚性连接；楼顶上配备手动吊装系统，各层顶部配置吊装环，方便各层安装及维修。这样在工作时，本发明的压力波检测漏层实验装置,其能够在实验室内模拟钻井过程中发生地层漏失及检测漏失,其通过在井口向井筒8内施加压力波信号，在井筒8下端模拟地层漏失，根据地面检查到达的压力信号变化特征，精确判断井漏发生的位置；其主要包括井架、模拟井筒8、钻井泵3系统、节流管汇9和节流控制系统五个部分；在模拟井筒8下端不同高度处开设小孔，接出阀门，通过开关阀门，控制阀门开度大小，进行井筒8漏失层位和漏失量模拟；在模拟井筒8环空出口处连接有节流管汇9，通过气动装置进行控制节流阀开启速度和开度来产生压力波；通过信号采集系统检测压力波；根据压力波分析软件确定漏层位置和漏失量；所述多井漏位置检测时设有用于测量节流管汇9入口和井筒8入口处压力的压力传感器10、用于测量节流阀出口和井筒8泄露处流量的流量计2，还设有将各路信号进行滤波放大及A/D转换的装置、将滤波放大及A/D转换后的信号送入控制柜和工程师站的装置、对数据进行存储和数据显示的装置，从而依据压力波分析软件确定漏层位置;而且,所述节流管汇9还可以通过采用一个节流阀、一个锥阀组合体、一个安全阀和部分管道组成，在钢结构架上集成组合安装；节流管阀采用气动控制，配有气压站和控制系统，进行压力波激励操作；此外，所述对数据进行存储和显示的装置采用标准的工业用控制计算机，通过数据总线与控制器相联，上位机中编制有完善的计算机监控界面，所有的参数可以在上位机中进行显示，操作人员可以通过监控界面对整个节流装置进行控制。本实验装置能够在实验室内模拟井漏发生后利用现场的地面节流管汇9系统向井内施加压力波，此压力波沿井筒8向井下传播；若遇到漏层，此压力波将在漏层处发生发射和折射，压力波的幅频特性将发生变化，变化后的压力波携带了漏层信息；对地面检测到的压力波信息进行漏层特征提取，可以进行漏层定位；同时，通过采用压力波检测漏层实验装置的使用方法还能够克服常规井漏检测技术上的不足，提高漏层定位效率、降低施工成本、减少施工的复杂性和发生井下复杂情况的几率。

Claims (10)

1.一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、节流管汇(9)、控制系统和信号采集系统组成。

2.如权利要求1所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分包括水槽(5)、水泥墩(4)、钻井泵(3)、上水管(1)、井筒(8)、出水管、回水管、四通(11)和节流管汇(9)。

3.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括钢架。

4.如权利要求3所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括顶端密封组合。

5.如权利要求4所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括流量计(2)。

6.如权利要求5所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括阀门。

7.如权利要求6所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括脉冲锥阀组。

8.如权利要求7所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括气动执行器。

9.如权利要求8所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括压力传感器(10)。

10.一种压力波检测漏层实验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，在钻井过程中，调节地面节流管汇(9)中节流阀，此调节过程，实际上就是对井筒(8)内流体施加压力波；

第二步，步骤一中的压力波沿井筒(8)向井下传播过程中，若遇到漏层，将在漏层处发生发射和折射，接收这些压力波变化情况；

第三步，根据地面某处测量的压力或流量信号变化情况，通过压力波的频率特性分析方法，确定漏层位置和漏失量。