CN106706288B - 一种油气井射孔器地面打靶试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井射孔器地面打靶试验装置，属于油气井射孔模拟测试领域。所述油气井射孔器地面打靶试验装置包括：混凝土靶、试验套管、保压管、活塞、剪切销钉和防护钢板。本发明通过试压泵向试验套管内泵送高温高压液体以模拟井下的高温高压环境，且保压管内设有活塞，剪切销钉沿保压管的径向穿过保压管并插入活塞内部，利用剪切销钉使保压管内的压力释放相对于射孔器的二次能量释放时间延迟，使得在射孔器进行二次能量释放过程中试验套管内依然能够保持所模拟的井下高温高压状态，从而模拟射孔器在井下环境下进行射孔的过程，保证依据该打靶试验对射孔器的安全性和射孔效果进行评价的可靠性较高。

Description

一种油气井射孔器地面打靶试验装置

技术领域

本发明涉及油气井射孔模拟测试领域，特别涉及一种油气井射孔器地面打靶试验装置。

背景技术

射孔作业是油气勘探和开发中的一个非常重要的环节，其通过在套管内下入射孔器，射孔器沿径向以一定相位角发射射孔弹，射孔弹射穿套管和水泥环并射入油井地层，使套管内部与油井地层连通，原油经射出的孔道流入套管内，且射入地层的射孔弹可改善地层的渗透率。为了确定使用某一射孔器进行射孔是否安全以及射孔效果是否能够满足油井开发的需求，在进行射孔作业之前，需对该射孔器进行检测和评价。

目前常通过射孔器在地面上对混凝土靶进行打靶试验来模拟射孔器射孔的过程，并依据打靶试验的过程对射孔器的安全性进行评价，依据打靶试验的结果对射孔器的射孔效果能否满足油井开发的需求进行评价。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于井下通常为高温高压环境，且实际使用时射孔器上方通常覆有液柱，井下环境对射孔器的射孔过程和射孔结果所产生的影响较大，导致依据目前的打靶试验对射孔器的安全性和射孔效果进行评价的可靠性较低。

发明内容

为了解决依据目前的打靶试验对射孔器的安全性和射孔效果进行评价的可靠性较低的问题，本发明实施例提供了一种油气井射孔器地面打靶试验装置。所述技术方案如下：

一种油气井射孔器地面打靶试验装置，所述油气井射孔器地面打靶试验装置包括：混凝土靶、试验套管、保压管、活塞、剪切销钉和防护钢板；

所述试验套管固定在所述混凝土靶内，射孔器设置在所述试验套管内部，且所述试验套管上设有传感器出口，测试电缆的一端固定在试验套管内部，另一端由所述传感器出口伸出，且所述测试电缆与所述试验套管密封连接；

所述保压管的下端与所述试验套管的下端密封固定，且所述保压管上设有试压接头和点火线缆入口，所述试压接头处连接压力进口管线，所述压力进口管线与试压泵连接，且所述压力进口管线上设有保压闸门，所述保压闸门位于所述试压泵与所述试压接头之间，通过所述试压泵向所述试验套管内泵送高温高压液体，以模拟井下的高温高压环境，点火线缆由点火线缆入口处伸入所述试验套管内与所述射孔器连接，所述点火线缆与所述保压管密封连接；

所述活塞设置在所述保压管内部，且所述活塞与所述保压管动密封连接，所述活塞位于所述试压接头上方；

所述剪切销钉沿所述保压管的径向穿过所述保压管并插入所述活塞内部，所述剪切销钉的剪切应力大于所述射孔器上方的液柱对所述活塞产生的压力，且小于或等于所述射孔器二次能量释放对所述活塞产生的压力；

所述防护钢板盖在所述保压管的上端，用于防止所述活塞由所述保压管内冲出。

进一步地，所述保压管包括：套管接头、第一连接管、第二连接管和压帽；

所述套管接头与所述试验套管的上端固定连接，所述点火线缆入口设置在所述套管接头上；

所述第一连接管与所述套管接头的上端固定连接；

所述第二连接管固定套在所述第一连接管的上端外部，所述试压接头设置在所述第二连接管上，且所述活塞设置在所述第二连接管内部；

所述压帽固定在所述第二连接管的上端外部，所述压帽上沿所述保压管的轴向设有第一卸压孔。

具体地，所述套管接头与所述试验套管之间、所述第一连接管与所述套管接头之间、所述第二连接管与所述第一连接管之间以及所述压帽与所述第二连接管之间均通过螺纹连接。

进一步地，所述第二连接管上设有第二卸压孔，所述第二卸压孔用于在所述剪切销钉剪断后释放所述保压管内的压力。

进一步地，所述油气井射孔器地面打靶试验装置还包括防护钢板支撑架，所述防护钢板支撑架设置在所述保压管外部，用于支撑所述防护钢板。

具体地，所述防护钢板支撑架由砖块砌成。

具体对，所述活塞与所述保压管之间通过O型密封圈动密封连接。

进一步地，所述防护钢板上设有多个沙袋。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过在试验套管上方连接保压管，在保压管上设置试压接头，试压接头连接压力进口管线，压力进口管线与试压泵连接，通过试压泵向试验套管内泵送高温高压液体以模拟井下的高温高压环境，且保压管内设有活塞，剪切销钉沿保压管的径向穿过保压管并插入活塞内部，剪切销钉的剪切应力大于射孔器上方的液柱对活塞产生的压力，且小于射孔器二次能量释放对活塞产生的压力，利用剪切销钉使保压管内的压力释放相对于射孔器的二次能量释放时间延迟，使得在射孔器进行二次能量释放过程中试验套管内依然能够保持所模拟的井下高温高压状态，从而模拟射孔器在井下环境下进行射孔的过程，保证依据该打靶试验对射孔器的安全性和射孔效果进行评价的可靠性较高。

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是本发明实施例提供的油气井射孔器地面打靶试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的保压管的结构示意图。

其中：

1混凝土靶，

2试验套管，21传感器出口，

3保压管，31套管接头，311点火线缆入口，32第一连接管，33第二连接管，331试压接头，332压力进口管线，333试压泵，334保压闸门，335第一卸压孔，336第二卸压孔，34压帽，

4活塞，

5剪切销钉，

6防护钢板，

7射孔器，

8测试电缆，

9点火线缆，

10防护钢板支撑架，

11沙袋，

12 O型密封圈。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，且结合图2进行说明，本发明实施例提供了一种油气井射孔器地面打靶试验装置，该油气井射孔器地面打靶试验装置包括：混凝土靶1、试验套管2、保压管3、活塞4、剪切销钉5和防护钢板6；

试验套管2固定在混凝土靶1内，射孔器7设置在试验套管2内部，且试验套管2上设有传感器出口21，测试电缆8的一端固定在试验套管2内部，另一端由传感器出口21伸出，且测试电缆8与试验套管2密封连接；

保压管3的下端与试验套管2的下端密封固定，且保压管3上设有试压接头331和点火线缆入口311，试压接头331处连接压力进口管线332，压力进口管线332与试压泵333连接，且压力进口管线332上设有保压闸门334，保压闸门334位于试压泵333与试压接头331之间，通过试压泵333向试验套管2内泵送高温高压液体，以模拟井下的高温高压环境，点火线缆9由点火线缆入口311处伸入试验套管2内与射孔器7连接，点火线缆9与保压管3密封连接；

活塞4设置在保压管3内部，且活塞4与保压管3动密封连接，活塞4位于试压接头331上方；

剪切销钉5沿保压管3的径向穿过保压管3并插入活塞4内部，剪切销钉5的剪切应力大于射孔器7上方的液柱对活塞4产生的压力，且小于或等于射孔器7二次能量释放对活塞4产生的压力；

防护钢板6盖在保压管3的上端，用于防止活塞4由保压管3内冲出。

在本发明实施例中，先在地面建混凝土靶1，并把试验套管2固定在混凝土靶1内部，对混凝土靶1进行处理，保证试验套管2底部的压力等于井底地层压力，而后将射孔器7固定安装在试验套管2内，测试电缆8与射孔器7连接后由传感器出口21中伸出后与测试仪器连接。再将活塞4安装在保压管3内部，并将剪切销钉5安装在保压管3上，试验套管2的上端连接保压管3，点火线缆9由保压管3上的点火线缆入口311伸入试验套管2内部并与射孔器7电连接，而后将压力进口管线332连接在试压接头331上，压力进口管线332上安装保压闸门334，压力进口管线332的末端连接试压泵333，将防护钢板6盖在保压管3的上端，完成本发明实施例提供的油气井射孔器地面打靶试验装置的组装。

而后通过试压泵333经压力进口管线332和保压管3向试验套管2内泵入热水、热油或热洗井液等高温高压液体，高温高压液体的温度等于或近似等于油井井下的温度，注入高温高压液体之后射孔器7上所附的液柱压力等于将射孔器7置于油井套管内时其上所附液柱压力，当试验套管2内的压力达到预设数值且稳定后，关闭保压闸门334。人员隐蔽，通过点火线缆9向射孔器7点火，射孔器7的一次能量释放，推动射孔弹射穿套管并射入混凝土靶1中，同时，射孔器7的一次能量释放导致保压管3内压力迅速增大，活塞4产生上行趋势，对剪切销钉5产生剪切作用力，射孔器7一次能量释放完之后迅速进行二次能量释放和三次能量释放，当三次能量释放完成之后，剪切销钉5被剪断，活塞4上行，保压管3和试验套管2内部的压力释放。在射孔器7进行射孔的过程中，测试电缆8实时采集试验套管2内的P-T数据，根据试验套管2内的P-T数据及射孔弹的穿深，可对射孔器7的安全性和射孔效果做出评价。

在本发明实施例中，剪切销钉5的剪切应力小于或等于射孔器7的二次能量释放产生的压力，活塞3作用在剪切销钉5上的剪切作用力可在射孔器7的一次能量释放或二次能量释放的过程中达到剪切销钉5的剪切应力。

本发明通过在试验套管2上方连接保压管3，在保压管3上设置试压接头331，试压接头331连接压力进口管线332，压力进口管线332与试压泵333连接，通过试压泵333向试验套管2内泵送高温高压液体以模拟井下的高温高压环境，且保压管3内设有活塞4，剪切销钉5沿保压管3的径向穿过保压管3并插入活塞4内部，剪切销钉5的剪切应力大于射孔器7上方的液柱对活塞4产生的压力，且小于射孔器7二次能量和三次能量释放对活塞4产生的压力，利用剪切销钉5使保压管3内的压力释放相对于射孔器7的二次能量和三次能量的释放时间延迟，使得在射孔器7进行二次能量释放过程中试验套管2内依然能够保持所模拟的井下高温高压状态，从而模拟射孔器在井下环境下进行射孔的过程，保证依据该打靶试验对射孔器的安全性和射孔效果进行评价的可靠性较高。

在本发明实施例中，优选地，活塞4与保压管3之间通过O型密封圈12动密封连接，结构简单，便于安装，且密封效果好。

如图2所示，在本发明实施例中，保压管3包括：套管接头31、第一连接管32、第二连接管33和压帽34；

套管接头31与试验套管2的上端固定连接，点火线缆入口311设置在套管接头31上；

第一连接管32与套管接头31的上端固定连接；

第二连接管33固定套在第一连接管32的上端外部，试压接头331设置在第二连接管33上，且活塞4设置在第二连接管33内部；

压帽34固定在第二连接管33的上端外部，压帽34上沿保压管3的轴向设有第一卸压孔335。

在本发明实施例中，当活塞4上行时，活塞4上方的空间内的压力增大，为了保证本发明的安全性，可通过在压帽34上设置第一卸压孔335，保证剪切销钉5剪断后活塞4能顺利上行。且本发明实施例通过套管接头31、第一连接管32、第二连接管33和压帽34构成保压管3，结构稳固。其中，优选地，套管接头31与试验套管2之间、第一连接管32与套管接头31之间、第二连接管33与第一连接管32之间以及压帽34与第二连接管33之间均通过螺纹连接，便于拆卸和安装。

如图2所示，在本发明实施例中，第二连接管33上设有第二卸压孔336，第二卸压孔336用于在剪切销钉5剪断后释放保压管3内的压力。

在本发明实施例中，第二卸压孔336设置在第二连接管33上安装剪切销钉5的位置下方，在剪切销钉5未剪断时，活塞4封堵第二卸压孔336，当剪切销钉5剪断后，活塞4上行，第二卸压孔336露出，试验套管2和保压管3内的压力通过第二卸压孔336释放。在本发明实施例中，第二卸压孔336设有多个，多个第二卸压孔336相对第二连接管33的轴线均匀分布。

如图1所示，在本发明实施例中，油气井射孔器地面打靶试验装置还包括防护钢板支撑架10，防护钢板支撑架10设置在保压管3外部，用于支撑防护钢板6。

在本发明实施例中，防护钢板6盖在压帽34的上端，由于压帽34的横截面积较小而防护钢板6的横截面接较大，为了保证防护钢板6的稳定性，在保压管3外部设置防护钢板支撑架10，以防止防护钢板6掉落或偏转。其中，优选地，防护钢板支撑架10由砖块砌成，能承担的支撑力较大，且材料容易取得，成本较低。

且如图1所示，在本发明实施例中，为了增强防护钢板6的防护功能，防护钢板6上设有多个沙袋11，防止活塞4由保压管3内冲出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述油气井射孔器地面打靶试验装置包括：混凝土靶(1)、试验套管(2)、保压管(3)、活塞(4)、剪切销钉(5)和防护钢板(6)；

所述试验套管(2)固定在所述混凝土靶(1)内，射孔器(7)设置在所述试验套管(2)内部，且所述试验套管(2)上设有传感器出口(21)，测试电缆(8)的一端固定在试验套管(2)内部，另一端由所述传感器出口(21)伸出，且所述测试电缆(8)与所述试验套管(2)密封连接；

所述保压管(3)的下端与所述试验套管(2)的下端密封固定，且所述保压管(3)上设有试压接头(331)和点火线缆入口(311)，所述试压接头(331)处连接压力进口管线(332)，所述压力进口管线(332)与试压泵(333)连接，且所述压力进口管线(332)上设有保压闸门(334)，所述保压闸门(334)位于所述试压泵(333)与所述试压接头(331)之间，通过所述试压泵(333)向所述试验套管(2)内泵送高温高压液体，以模拟井下的高温高压环境，点火线缆(9)由点火线缆入口(311)处伸入所述试验套管(2)内与所述射孔器(7)连接，所述点火线缆(9)与所述保压管(3)密封连接；

所述活塞(4)设置在所述保压管(3)内部，且所述活塞(4)与所述保压管(3)动密封连接，所述活塞(4)位于所述试压接头(331)上方；

所述剪切销钉(5)沿所述保压管(3)的径向穿过所述保压管(3)并插入所述活塞(4)内部，所述剪切销钉(5)的剪切应力大于所述射孔器(7)上方的液柱对所述活塞(4)产生的压力，且小于或等于所述射孔器(7)二次能量释放对所述活塞(4)产生的压力；

所述防护钢板(6)盖在所述保压管(3)的上端，用于防止所述活塞(4)由所述保压管(3)内冲出；

所述保压管(3)包括：套管接头(31)、第一连接管(32)、第二连接管(33)和压帽；

所述套管接头(31)与所述试验套管(2)的上端固定连接，所述点火线缆入口(311)设置在所述套管接头(31)上；

所述第一连接管(32)与所述套管接头(31)的上端固定连接；

所述第二连接管(33)固定套在所述第一连接管(32)的上端外部，所述试压接头(331)设置在所述第二连接管(33)上，且所述活塞(4)设置在所述第二连接管(33)内部；

所述压帽固定在所述第二连接管(33)的上端外部，所述压帽上沿所述保压管(3)的轴向设有第一卸压孔(335)。

2.根据权利要求1所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述套管接头(31)与所述试验套管(2)之间、所述第一连接管(32)与所述套管接头(31)之间、所述第二连接管(33)与所述第一连接管(32)之间以及所述压帽与所述第二连接管(33)之间均通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述第二连接管(33)上设有第二卸压孔(336)，所述第二卸压孔(336)用于在所述剪切销钉(5)剪断后释放所述保压管(3)内的压力。

4.根据权利要求1所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述油气井射孔器地面打靶试验装置还包括防护钢板支撑架(10)，所述防护钢板支撑架(10)设置在所述保压管(3)外部，用于支撑所述防护钢板(6)。

5.根据权利要求4所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述防护钢板支撑架(10)由砖块砌成。

6.根据权利要求1所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述活塞(4)与所述保压管(3)之间通过O型密封圈(12)动密封连接。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的油气井射孔器地面打靶试验装置，其特征在于，所述防护钢板(6)上设有多个沙袋(11)。