CN106761723A - 井下流体井筒运移可视化模拟试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井下流体井筒运移可视化模拟试验台，属于石油勘探技术领域，其结构包括透明管道和支架，透明管道分为：透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段；透明管道内腔设置有一套旋转钻具；支架设置为沿透明管道走向的U型槽支托透明架体，U型槽半包围透明管道；支架分为支架垂向段、支架弯曲段和支架水平段；透明管道环抱固定夹环抱固定透明管道于支架各弧形拖箍上。该装置通过合理的布局和技术措施有利地推动了综合录井工作设施的创新改进。这种井下流体井筒运移可视化模拟试验台不但能够对油气水在井筒内运移规律进行直观观摩，而且可应用在流体教学和演示领域。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，具体地说是一种井下流体井筒运移可视化模拟试验台。
背景技术
油气藏是油气在单一圈闭中的聚集，具有统一的压力系统和油水界面，是油气在地壳中聚集的基本单位。圈闭中只聚集了油，就是油藏，只聚集了气，就是气藏; 既有油又有气，则为油气藏。所谓工业性油气藏:是指油气聚集的数量足够大，具有开采价值的油气藏。同时，也有只聚集水或油气水都聚集在同一圈闭的油气藏。石油勘探，就是为了寻找和查明油气资源，而利用各种勘探手段了解地下的地质状况，认识生油、储油、油气运移、聚集、保存等条件，综合评价含油气远景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，并探明油气田面积，搞清油气层情况和产出能力的过程。
自有油气勘探以来，对地下油气资源聚集、运移和勘探的认识都是建立在不可预见的背景下，即存在地表地层的屏障，虽然通过勘探过程中收集的各项油气水资料建立了地下地层柱状剖面，但这也是一种实物归位恢复，而对于地下地层中的油气水流体到底是如何在勘探井筒中运移这一关键认识却没有达到可视化，致使几百年的勘探理论形成的标准只是建立在推测的基础上，造成这一情况的根本原因就是还没有一种能够真实再现地下流体在井筒中运移规律的试验装备。勘探中油气显示的发现和归位必须建立在勘探深度的基础上，在地表需要通过一系列的手段如理论计算、指示物测定迟到时间等来对岩石岩屑、油气水显示来进行归位，而目前所有这些也只靠的是一种或多种推测，而不能真正显现地下的实际状况。
对于在油气勘探现场具体负责油气显示发现的综合录井来说，油气显示层位的地下埋藏深度是通过理论计算和投放轻重指示物的上返实测迟到时间来确定的。迟到时间，有岩屑迟到时间和气体迟到时间。岩屑迟到时间是指，钻井中，钻到某一深度时所破碎的岩屑，由洗井液带到地面的时间，已不是钻头钻达这一深度的时间，而有一段滞后。井钻得越深，滞后时间越长。岩屑迟到时间受井深、洗井液密度与黏度、岩屑的密度与大小、泥浆泵的压力与排量等许多因素影响。在井场一般用与岩石密度相近的特别物质（彩色玻璃、砖头等）泵入井底，记录这些物质的返出时间，作为这一深度的岩屑迟到时间。地下地层中的气体迟到时间和岩屑迟到时间不同，因为影响气体在井筒内的运移因素比岩屑的要少。但是，更多的时候，理论计算或用轻重指示物测得的迟到时间往往与实际翻出物的返出时间存在或多或少的偏差，于是，地面分析人员就基本认为或解释为是因为受到井筒不规则或其它不可见因素的影响，而不是更深一步地继续考虑是否受到了井筒内流体的流变形态变化的影响。井筒内的介质在井筒内是如何运移的。在直井筒、弯井筒、水平井筒或水平定向井筒内存在什么样的现象。对于这点，目前还介于经验分析和数学推理判断，因为还没有一种直观的器具来真实再现井筒内各介质的真实可视化运移规律。所以，这些条件限制了工作人员对井下流体井筒运移规律的实时分析，归纳起来，有如下几个方面的主要问题：
（1）井下流体在井筒内运移的实际状况无法真实再现，工作人员无法深入想象井筒内的油气水介质流变规律；
（2）无法判断其它轻重介质（气体或岩石岩屑）在井筒内的运移是否存在交叉作用或相互影响；
（3）直井筒或水平井筒内的油气水介质运移存在什么异同无法判断；
（4）油气水介质在直井筒和水平井筒的过渡井段（弯曲井段）是如何变化的，无法认识；
（5）井筒内流体的流变类型无法真实再现，直接影响了对油气水介质的流动规律的分析判断；
（6）对诸多不符合现象的解释无法建立在实物说服基础上，影响了工作质量评估；
（7）影响了油气水显示层位深度确定，对油气勘探时效造成影响。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种井下流体井筒运移可视化模拟试验台。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其结构包括透明管道和支架，
透明管道分为：透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段；
透明管道垂向段的顶部设置有顶部旋塞，顶部旋塞旋入透明管道垂向段的顶部内并与透明管道垂向段密连接封，顶部旋塞上设置有顶部替液阀；
透明管道垂向段顶部的侧壁上游部设置有排浆口；
排浆口下方的透明管道垂向段管道主体的侧壁同侧自上游到下游依次设置有注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀；
透明管道弯曲段设置有备用阀；
透明管道水平段末端设置有底部旋塞，底部旋塞上设置有末端替液阀；
透明管道水平段的管壁自上游到下游依次设置有注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀；
透明管道内腔设置有一套旋转钻具；
支架设置为沿透明管道走向的U型槽支托透明架体，U型槽半包围透明管道；
支架分为支架垂向段、支架弯曲段和支架水平段；
支架垂向段上设置有透明管道垂向段弧形拖箍，透明管道垂向段弧形拖箍吻合承托透明管道垂向段；
支架弯曲段上设置有透明管道弯曲段弧形拖箍，透明管道弯曲段弧形拖箍吻合承托透明管道弯曲段；
支架水平段上设置有透明管道水平段弧形拖箍，透明管道水平段弧形拖箍吻合承托透明管道水平段；
透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上均固定设置有透明管道环抱固定夹；透明管道环抱固定夹环抱固定透明管道于支架各弧形拖箍上。
透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段为分体管道，透明管道垂向段和透明管道弯曲段之间通过密封法兰连接，透明管道弯曲段和透明管道水平段之间通过密封法兰连接。
所述的注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀的阀体上安装有球阀开关。
透明管道环抱固定夹的两端分别固定连接在透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上，透明管道环抱固定夹采用锁扣固定连接。
支架弯曲段和支架水平段的底部分别设置有底座。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
该井下流体井筒运移可视化模拟试验台可广泛应用于石油天然气勘探施工中，可真实直观地再现下流体在井筒中的运移规律，不但是钻井勘探、综合录井、测井、井下作业、采油采气等行业进行地下流体井筒运移分析和试验工作的重要装置，同时，也是其它从事流体分析如供水、注气、注水及水利工程等相关领域的重要可视化模拟实验装置。
该井下流体井筒运移可视化模拟试验台在实际操作应用中解决了各种不利因素，明确了在油气勘探中综合录井对井筒内油气水运移规律的客观认识，提升了工作效率，保障了油气勘探效益，有助于精细高效勘探。该装置，通过合理的布局和技术措施有利地推动了综合录井工作设施的创新改进。这种井下流体井筒运移可视化模拟试验台不但能够对油气水在井筒内运移规律进行直观观摩，而且可应用在流体教学和演示领域。
在综合录井工作中，油气勘探现场和实验室内没有专业性的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，靠的是原始而无规范的数理推算模式。设计发明的井下流体井筒运移可视化模拟试验台创造了以下功能和优点：
（1）真实再现了井下流体在井筒内运移的实际状况，工作人员可直视井筒内的油气水介质流变规律；
（2）为判断其它轻重介质（气体或岩石岩屑）在井筒内的运移是否存在交叉作用或相互影响提供了观摩工具；
（3）直井筒或水平井筒内的油气水介质运移存在的异同可得到清晰判断；
（4）油气水介质在直井筒和水平井筒的过渡井段（弯曲井段）的变化规律得以客观认识；
（5）真实再现井筒内流体的流变类型，消除了对油气水介质的流动规律的主观分析判断影响；
（6）对诸多不符合现象的解释说服建立在了实物基础上，促进了工作质量评估；
（7）油气水显示层位深度确定可更加科学地得以归位，提升了油气勘探时效。
该井下流体井筒运移可视化模拟试验台设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记分别表示：
1、透明管道，
2、透明管道垂向段，3、透明管道弯曲段，4、透明管道水平段，
5、顶部旋塞，6、顶部替液阀，
7、排浆口，8、注气阀，9、注油阀，10、注水阀，11、混合注入阀，
12、备用阀，
13、底部旋塞，14、末端替液阀，
15、旋转钻具，
16、支架，17、U型槽，
18、支架垂向段，19、支架弯曲段，20、支架水平段，
21、透明管道垂向段弧形拖箍，
22、透明管道弯曲段弧形拖箍，
23、透明管道水平段弧形拖箍，
24、透明管道环抱固定夹，
25、密封法兰，
26、球阀开关，27、锁扣，28、底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的井下流体井筒运移可视化模拟试验台作以下详细说明。
如附图所示，本发明的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其结构包括透明管道1和支架16，
透明管道1分为：透明管道垂向段2、透明管道弯曲段3和透明管道水平段4；
透明管道垂向段2的顶部设置有顶部旋塞5，顶部旋塞5旋入透明管道垂向段的顶部内并与透明管道垂向段密连接封，顶部旋塞5上设置有顶部替液阀6；
透明管道垂向段2顶部的侧壁上游部设置有排浆口7；
排浆口7下方的透明管道垂向段管道主体的侧壁同侧自上游到下游依次设置有注气阀8、注油阀9、注水阀10、混合注入阀11；
透明管道弯曲段3设置有备用阀12；
透明管道水平段4末端设置有底部旋塞13，底部旋塞13上设置有末端替液阀14；
透明管道水平段4的管壁自上游到下游依次设置有注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀；
透明管道1内腔设置有一套旋转钻具15；
支架16设置为沿透明管道走向的U型槽支托透明架体，不锈钢材质，U型槽17半包围透明管道；
支架16分为支架垂向段18、支架弯曲段19和支架水平段20；
支架垂向段18上设置有透明管道垂向段弧形拖箍21，透明管道垂向段弧形拖箍吻合承托透明管道垂向段2；
支架弯曲段19上设置有透明管道弯曲段弧形拖箍22，透明管道弯曲段弧形拖箍吻合承托透明管道弯曲段3；
支架水平段20上设置有透明管道水平段弧形拖箍23，透明管道水平段弧形拖箍吻合承托透明管道水平段4；
透明管道垂向段21弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍23上均固定设置有透明管道环抱固定夹24；透明管道环抱固定夹24环抱固定透明管道于支架各弧形拖箍上。
透明管道垂向段2、透明管道弯曲段3和透明管道水平段4为分体管道，透明管道垂向段和透明管道弯曲段之间通过密封法兰25连接，透明管道弯曲段和透明管道水平段之间通过密封法兰连接。
所述的注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀的阀体上安装有球阀开关26。
透明管道环抱固定夹24的两端分别固定连接在透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上，透明管道环抱固定夹采用锁扣27固定连接。
支架弯曲段和支架水平段的底部分别设置有底座28。
其中：
透明管道，内径215mm，壁厚7.5mm，外径230mm，整体通经。透明管道由三个主体部分组成：垂向段管道弯曲段管道和水平段管道。
（1） 垂向段管道。垂向段管道长1200mm，在该管道上主要分置几个部分：
①顶部旋塞。顶部旋塞长150mm，旋塞上有替液阀，替液阀内径30mm，壁厚5mm，外径40mm，长150mm。旋塞旋入管道内密封。
②排浆口。排浆口长150mm，内径30mm，壁厚5mm，外径40mm，距离管道顶缘100mm。
③注气阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同排浆口上下排列，距离排浆口200mm。
④注油阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注气阀上下排列，距离注气阀200mm。
⑤注水阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注油阀上下排列，距离注油阀200mm。
⑥混合注入阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注水阀上下排列，距离注水阀200mm。
（2）弯曲段管道。管道居中部位设置一备用阀，内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关。管道弯曲度大于120º。备用阀和弯曲段竖向位置呈背向45º。弯曲段管道和垂向段管道为分体，通过密封法兰连接。从中间部位向两弯曲部位各长300mm，通径。管道累计长600mm，和水平段管道密封法兰连接。
（3）水平段管道。水平段管道长1500mm，在该管道上主要分置几个部分：
①底部旋塞。顶部旋塞长150mm，旋塞上有替液阀，替液阀内径30mm，壁厚5mm，外径40mm，长150mm。旋塞旋入管道内密封。
②混合注入阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注水阀左右排列，距离底部旋塞150mm。
③注水阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同混合注入阀左右排列，距离混合注入阀250mm。
④注油阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注水阀左右排列，距离注水阀250mm。
⑤注气阀。内径20mm，壁厚5mm，外径30mm，长150mm，阀体上安装球阀开关，同注油阀左右排列，距离注油阀250mm。
透明管道内连接旋转钻具一套，钻具动力由钻具设施提供。
支架：支架用来支托透明管道，支架材料形状为U型，深80mm，宽245mm，通径，支架由以下几个部分组成：垂向段支架、弯曲段支架和水平段支架。
（1）垂向段支架。支架高1200mm，垂向段支架上设置三处固定夹，固定夹和各阀位置错开不重叠。支架一侧与透明管道各阀位置等距设置五个阀座，各阀和排浆口坐落于阀座中，阀座深15mm。U型支架内设三处弧形拖项，用来支托透明管道，拖项间距300mm。
（2）弯曲段支架。该支架和垂向段支架对口焊接，内弧曲面长600mm，与弯曲段管道同形，弯曲U型支架内设一处弧形拖项，用来支托弯曲透明管道。在曲面居中位置两侧设置弯曲管道底座，该底座和水平管道底座在同一水平面。
（3）水平段支架。支架长1500mm，水平段支架上设置三处固定夹，固定夹和各阀位置错开不重叠。支架一侧与透明管道各阀位置等距设置四个阀座，各阀坐落于阀座中，阀座深15mm。U型支架内设三处弧形拖项，拖项间距300mm，用来支托透明管道。弯曲段支架底板两侧设置两处水平管道支撑底座，底座间距900mm。
Claims (6)
1.井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于包括透明管道和支架，
透明管道分为：透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段；
透明管道内腔设置有一套旋转钻具；
支架设置为沿透明管道走向的U型槽支托透明架体，U型槽半包围透明管道；支架分为支架垂向段、支架弯曲段和支架水平段；
支架垂向段上设置有透明管道垂向段弧形拖箍，透明管道垂向段弧形拖箍吻合承托透明管道垂向段；
支架弯曲段上设置有透明管道弯曲段弧形拖箍，透明管道弯曲段弧形拖箍吻合承托透明管道弯曲段；
支架水平段上设置有透明管道水平段弧形拖箍，透明管道水平段弧形拖箍吻合承托透明管道水平段；
透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上均固定设置有透明管道环抱固定夹；透明管道环抱固定夹环抱固定透明管道于支架各弧形拖箍上。
2.井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于包括透明管道和支架，
透明管道分为：透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段；
透明管道垂向段的顶部设置有顶部旋塞，顶部旋塞旋入透明管道垂向段的顶部内并与透明管道垂向段密连接封，顶部旋塞上设置有顶部替液阀；
透明管道垂向段顶部的侧壁上游部设置有排浆口；
排浆口下方的透明管道垂向段管道主体的侧壁同侧自上游到下游依次设置有注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀；
透明管道弯曲段设置有备用阀；
透明管道水平段末端设置有底部旋塞，底部旋塞上设置有末端替液阀；
透明管道水平段的管壁自上游到下游依次设置有注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀；
透明管道内腔设置有一套旋转钻具；
支架设置为沿透明管道走向的U型槽支托透明架体，U型槽半包围透明管道；
支架分为支架垂向段、支架弯曲段和支架水平段；
支架垂向段上设置有透明管道垂向段弧形拖箍，透明管道垂向段弧形拖箍吻合承托透明管道垂向段；
支架弯曲段上设置有透明管道弯曲段弧形拖箍，透明管道弯曲段弧形拖箍吻合承托透明管道弯曲段；
支架水平段上设置有透明管道水平段弧形拖箍，透明管道水平段弧形拖箍吻合承托透明管道水平段；
透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上均固定设置有透明管道环抱固定夹；透明管道环抱固定夹环抱固定透明管道于支架各弧形拖箍上。
3.根据权利要求1或2所述的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于：透明管道垂向段、透明管道弯曲段和透明管道水平段为分体管道，透明管道垂向段和透明管道弯曲段之间通过密封法兰连接，透明管道弯曲段和透明管道水平段之间通过密封法兰连接。
4.根据权利要求1或2所述的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于：所述的注气阀、注油阀、注水阀、混合注入阀的阀体上安装有球阀开关。
5.根据权利要求1或2所述的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于：透明管道环抱固定夹的两端分别固定连接在透明管道垂向段弧形拖箍、透明管道水平段弧形拖箍上，透明管道环抱固定夹采用锁扣固定连接。
6.根据权利要求1或2所述的井下流体井筒运移可视化模拟试验台，其特征在于：支架弯曲段和支架水平段的底部分别设置有底座。
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