CN107023287B - 深水油气井圈闭压力的模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，其包括：外层套管与内层套管形成套管柱；分别设置在套管柱上端和下端的上密封盖和下密封盖；设置在内层套管中的加热装置；设置在内层套管与外层套管之间的环空中的温度传感器和压力传感器；沿着轴向设置在所述内层套管、外层套管上的应力应变传感器；与环空相连通的流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀；与流量伺服装置、压力伺服装置相连通的连通管线，连通管线分别与套管柱的上端和下端相连通；设置在连通管线上的控制阀；以及控制器。本发明提供的实验装置，用于直接获取特定深水环境下井筒圈闭压力变化，从而评价深水井筒使用时的安全性。

Description

深水油气井圈闭压力的模拟实验装置

技术领域

本发明涉及海洋油气钻井与开发领域，特别涉及一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置。

背景技术

井筒圈闭压力是指套管环空圈闭介质受温度升高影响膨胀产生的附加压力，是深水油气测试和开发面临的主要挑战之一。在陆上油田和浅海油田的勘探开发实践中，一旦出现圈闭压力，可以通过打开底面套管侧翼阀的方法释放套管环空圈闭压力。但是深水油田开发中，由于水下井口和生产系统设计的限制，密闭的环空没有释放压力的通路，从而形成附加井筒圈闭压力。该井筒圈闭压力会对井筒安全造成威胁。

目前，深水油气田开发过程中，由于受深水水下井口的应用限制及深水完井工艺技术的限制，易使部分完井液在完井过程中被圈闭在深水油气井套管环空中。其中，圈闭完井液的上界面为水下井口头的高压金属密封面，下界面为固井水泥环。由于水深的影响，海底及泥面附近常常接近0℃，而油气藏地层流体的温度却高达近200℃。随着深水油气井转入测试或生产，初期几小时内，由于油气在生产套管中的流动会使各层套管环空圈闭内的流体温度显著提高。随着测试或生产时间的持续，可使井筒温度上升达百余摄氏度。当井筒内温度大幅度上升后，套管环空内的流体膨胀，从而导致套管圈闭环空内的压力剧升。当圈闭压力升高到一定程度，即达到套管抗压或抗挤强度极限时，就会导致套管损坏或因套管轴向力增大而上顶井口，极可能给深水油气开发带来巨大安全隐患和经济损失。

对于因深水井筒内温度升高所致的套管圈闭压力升高，其升高幅值、套管的破坏程度等目前只能通过间接测量和理论计算获得，无相关直接测量和技术评价方法与装置，不能满足现场工程的实际需要。

因此，有必要提供一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，用于直接获取特定深水环境下井筒圈闭压力变化，从而评价深水井筒使用时的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，用于直接获取特定深水环境下井筒圈闭压力变化，从而评价深水井筒使用时的安全性。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，包括：

内层套管；

套设在所述内层套管外的外层套管，所述外层套管与所述内层套管形成套管柱；

设置在所述套管柱上端且用于密封所述套管柱上端的上密封盖；

设置在所述套管柱下端且用于密封所述套管柱下端的下密封盖；

穿设过所述上密封盖并设置在所述内层套管中的加热装置；

设置在所述内层套管与外层套管之间的环空中的温度传感器和压力传感器；

沿着轴向设置在所述内层套管、外层套管上的应力应变传感器；

与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀；所述电控阀的出口端对应设置有体积测量装置；

与所述流量伺服装置、压力伺服装置相连通的连通管线，所述连通管线分别与所述套管柱的上端和下端相连通；

设置在所述连通管线上的控制阀；

与所述加热装置、温度传感器、压力传感器、应力应变传感器、流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀电性连接的控制器。

在一个优选的实施方式中，所述套管柱外包覆有保温层。

在一个优选的实施方式中，还包括：与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的泄放阀，当实验结束后，所述泄放阀打开，以将所述内层套管与外层套管之间的环空内的实验流体泄放出。

在一个优选的实施方式中，所述上密封盖包括：圈闭环空密封盖、金属密封环、橡胶密封环和内密封盖，其中，

所述内密封盖整体呈圆状，密封地设置在所述内层套管的上端；

所述圈闭环空密封盖整体呈圆环状，密封地设置在所述内层套管与所述内层套管与外层套管之间的环空的上端；

所述金属密封环与橡胶密封环设置在所述内层套管与所述外层套管之间。

在一个优选的实施方式中，所述应力应变传感器的个数为多个，沿着所述套管柱的轴向和周向设置在所述内层套管的外侧和外层套管的内侧。

在一个优选的实施方式中，还包括：与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的安全阀，当所述内层套管与外层套管之间的环空内压力达到预设压力时，所述安全阀打开。

在一个优选的实施方式中，还包括：弹性材料评价釜，所述弹性材料评价釜整体为相对密闭的空腔，其内部设置有被测的弹性材料，所述弹性材料评价釜通过连通管线与流量伺服装置和压力伺服装置相连通。

在一个优选的实施方式中，所述弹性材料评价釜包括：弹性材料评价釜本体和弹性材料评价釜盖体，所述弹性材料评价釜盖体通过可拆卸的连接方式连接在所述弹性材料评价釜本体上，在所述弹性材料评价釜盖体上设置有排水排气阀。

在一个优选的实施方式中，还包括：破裂盘评价釜，所述破裂盘评价釜整体为相对密闭的空腔，所述空腔内设置有破裂盘基座，所述破裂盘评价釜通过连通管线与流量伺服装置和压力伺服装置相连通。

在一个优选的实施方式中，所述破裂盘评价釜包括：破裂盘本体和破裂盘盖体，所述破裂盘盖体通过可拆卸的连接方式连接在所述破裂盘本体上，在所述破裂盘盖体上设置有安全喷管。

本发明的特点和优点是：通过设置：内层套管、外层套管套设形成的套管柱，以及设置在所述内层套管与外层套管之间的环空中的温度传感器和压力传感器；沿着轴向设置在所述内层套管、外层套管上的应力应变传感器；与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀；所述电控阀的出口端对应设置有体积测量装置；与所述流量伺服装置、压力伺服装置相连通的连通管线，所述连通管线分别与所述套管柱的上端和下端相连通；设置在所述连通管线上的控制阀；与所述加热装置、温度传感器、压力传感器、应力应变传感器、流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀电性连接的控制器，实验时，通过获取目标深水油气井的温度、流体性质等基本参数后，通过所述控制器设定流量伺服装置的流量、压力伺服装置的压力、电控阀的开启压力等的参数进行实验；并在实验过程中实时获取和对应记录温度传感器、压力传感器、应力应变传感器的信号，可以实现深水油气井在不同圈闭压力下的模拟，特别是可以获取不同温度下深水油气井的圈闭压力以及所述套管柱的内应力，并能根据所述获取的内应力对所述套管柱作出安全评价。

附图说明

图1是本申请实施方式中提供的一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式中提供的一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置中套管柱的结构示意图。

附图标记说明：

控制器1、压力伺服装置2、流量伺服装置3、外层套管4、内层套管5、上密封盖6、圈闭环空密封盖32、金属密封环33、橡胶密封环34、内密封盖35、排气槽37、第一配合部71、第二配合部72、下密封盖7、加热装置9、电控阀12、安全阀13、体积测量装置14、应力应变传感器16、温度传感器17、压力传感器18、泄放阀19、弹性材料评价釜28、排水排气阀30、破裂盘评价釜23、破裂盘基座25、安全喷管26、连通管线31、控制阀15、第一手动控制阀22、第二手动控制阀21。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于深水油气井的固井完井而言，具有特殊性和高难度。一般的，陆上或浅水，可以采用水泥全封固方式固井，而深水由于水下井口的限制，容易产生多余水泥浆堵塞井口头的风险，从而造成井口环空密封失效。此外，深水浅部地层固井漏失几率大，若固井过程中容易发生地层漏失，即使设计固井泥浆为全封固设计用量，也会因浅部地层漏失而造成上部环空无泥浆而导致没有全封固的结果。

此外，深水油气井主要通过采用尾管井身结构、可压缩泡沫技术、注入可压缩完井液气垫、在套管上安装压力释放装置等技术手段以预防套管圈闭压力过高给深水井筒造成不可逆的危害。

其中，尾管井身结构可以通过下入尾管，很好的解决套管环空压力上升问题，但受限于井身结构，不能每层环空之间均下入尾管。那么在没有下入尾管的层段无法解决套管环空压力上升问题。

可压缩泡沫技术是通过将特殊的可压缩合成泡沫包覆在环空处的内层套管上。当圈闭套管环空中压力上升至一定数值时，特殊合成泡沫开始形变，泡沫体积缩小，从而增加了圈闭套管环空中完井液的空间，以吸收上升压力。另外，注入可压缩完井液气垫原理与可压缩合成泡沫技术原理相同，但整体上上述可压缩泡沫技术或注入可压缩完井液气垫技术对于深水完井而言，操作困难较大、且操作费用较高。

此外，在套管上安装压力释放装置主要是通过在圈闭空间处套管上安装压力破裂盘，当圈闭空间压力达到某一值时，破裂盘破裂从而释放圈闭空间内压力而不致套管受损或挤压变形。

本发明提供一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置及方法，用于直接获取特定深水环境下井筒圈闭压力变化，从而评价深水井筒使用时的安全性，以指导实际的深水油气井开发。

请参阅图1和图2，本申请实施方式中提供的一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置可以包括：内层套管5；套设在所述内层套管5外的外层套管4，所述外层套管4与所述内层套管5形成套管柱；设置在所述套管柱上端，用于密封所述套管柱上端的上密封盖6；设置在所述套管柱下端，用于密封所述套管柱下端的下密封盖7；穿设过所述上密封盖6并设置在所述内层套管5中的加热装置9；设置在所述内层套管5与外层套管4之间的环空中的温度传感器17和压力传感器18；沿着轴向设置在所述内层套管5、外层套管4上的应力应变传感器16；与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通的流量伺服装置3、压力伺服装置2和电控阀12；所述电控阀12的出口端对应设置有体积测量装置14；与所述流量伺服装置3、压力伺服装置2相连通的连通管线31，所述连通管线31分别与所述套管柱的上端和下端相连通；设置在所述连通管线31上的控制阀；与所述加热装置9、温度传感器17、压力传感器18、应力应变传感器16、流量伺服装置3、压力伺服装置2和电控阀12电性连接的控制器1。

本申请实施方式中提供一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，其通过设置：内层套管5、外层套管4套设形成的套管柱，以及设置在所述内层套管5与外层套管4之间的环空中的温度传感器17和压力传感器18；沿着轴向设置在所述内层套管5、外层套管4上的应力应变传感器16；与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通的流量伺服装置3、压力伺服装置2和电控阀12；所述电控阀12的出口端对应设置有体积测量装置14；与所述流量伺服装置3、压力伺服装置2相连通的连通管线31，所述连通管线31分别与所述套管柱的上端和下端相连通；设置在所述连通管线31上的控制阀15；与所述加热装置9、温度传感器17、压力传感器18、应力应变传感器16、流量伺服装置3、压力伺服装置2和电控阀12电性连接的控制器1，实验时，通过获取目标深水油气井的温度、流体性质等基本参数后，通过所述控制器1设定流量伺服装置3的流量、压力伺服装置2的压力、电控阀12的开启压力等的参数进行实验；并在实验过程中实时获取和对应记录温度传感器17、压力传感器18、应力应变传感器16的信号，可以实现深水油气井在不同圈闭压力下的模拟，特别是可以获取不同温度下深水油气井的圈闭压力以及所述套管柱的内应力，并能根据所述获取的内应力对所述套管柱作出安全评价。

在本实施方式中，内层套管5和外层套管4组合形成实验套管柱。其中，所述内层套管5、外层套管4的材料和尺寸可以与深水井筒中实际所用的套管的相同，其可以根据实际实验参数的变化而变化，本申请在此并不作具体的限定。

所述外侧套管与所述内层套管5形成套管柱，具体的，所述套管柱可以至少包括两层套管，当然，也可以包括3层或3层以上，具体的，所述套管的层数也可以根据实际实验的需要而设定，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，在所述套管柱上设置有上密封盖6，以封闭所述套管柱的上端口。请参阅图2，具体的，所述上密封盖6可以包括圈闭环空密封盖32、金属密封环33、橡胶密封环34、内密封盖35。

其中，所述圈闭环空密封盖32整体可以呈圆环状，其用于和所述内层套管5和外层套管4形成的环形空腔的上端口相匹配。

所述圈闭环空密封盖32上设置有排气槽37，用于将所述内层套管5与外层套管4之间的环形空腔内的气体排出，以消除气体的影响。此外，在所述圈闭环空密封盖32上还设置有通孔，用于向所述内层套管5和外层套管4形成的环形空腔内注入预定压力。具体的，所述圈闭环空密封盖32的内侧可以设置有内螺纹。相应的，在所述外层套管4靠近上端的外侧设置有外螺纹，所述圈闭环空密封盖32可以通过螺纹连接的方式与所述外层套管4相连接。

所述内密封盖35整体可以呈圆形，其用于和所述内层套管5的上端口相匹配。在所述内密封盖35上设置有用于穿设加热装置9的开口。具体的，所述内密封盖35的内侧可以设置有内螺纹。相应的，在所述内层套管5靠近上端的外侧设置有外螺纹，所述内密封盖35可以通过螺纹连接的方式与所述内层套管5相连接。此外，所述内密封盖35与所述内层套管5连接的位置可以设置有密封件，以进一步保证所述内密封盖35与所述内层套管5配合位置的密封性。

所述金属密封环33和橡胶密封环34设置在所述圈闭环空密封盖32与所述内密封盖35之间，用于保证所述圈闭环空密封盖32与所述内密封盖35在配合位置的密封性。

在所述内层套管5的内部还设置有加热装置9。所述加热装置9用于加热所述内层套管5中的油，从而模拟实际深水油气井中内层套管5中流通的高温油。具体的，所述加热装置9可以为油浴加热装置9，其可以与控制器1电性连接。所述控制器1控制所述油浴加热装置9的加热温度。

此外，在所述套管柱外还可以包覆有保温层，所述保温层将对所述套管柱与外界隔离，防止所述套管柱与周围的环境快速换热，从而可以较佳地模拟套管柱实际所处的环境。

在本实施方式中，所述内层套管5与外层套管4之间的环空连通有流量伺服装置3和压力伺服装置2。其中，所述流量伺服装置3用于向所述内层套管5与外层套管4之间的环空中以预定的流速注入流体。其中，所述流量伺服装置3可以提供的流体的流量在0至10^-4L/h(升/小时)之间。所述压力控制装置可以提供的压力在0至160兆帕之间。当然，所述流量伺服装置3和压力控制装置具体的流量和压力范围可以根据实际的实验需要而作适用性的调整或选择，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述内层套管5与外层套管4之间的环空还设置有温度传感器17，所述温度传感器17用于检测所述环空中液体的温度。

在本实施方式中，所述内层套管5与外层套管4之间的环空还设置有压力传感器18，所述压力传感器18用于检测所述环空中液体的压力。

在所述内层套管5、外层套管4上设置有应力应变传感器16，所述应力应变传感器16用于检测所述内层套管5、外层套管4的应力应变信号。所述应力应变传感器16与所述控制器1电性连接，其能将获取的内层套管5、外层套管4对应的应力应变信号传输给所述控制器1，所述控制器1根据所述应力应变信号可以确定出所述内层套管5、外层套管4中的应力应变值。进一步的，所述控制器1内可以设置有存储模块，所述存储模块内可以存储有预设的安全应力应变值，当实际获取的应力应变值达到或超过所述预设的安全应力应变值时，表示该套管柱存在安全隐患。当实际获取的应力应变值小于所述预设的安全应力应变值时，表示该套管柱相对较为安全。

具体的，所述应力应变传感器16的个数可以为多个，沿着所述套管柱的轴向和周向设置在所述内层套管5的外侧和外层套管4的内侧。例如，在所述内层套管5的外侧和外层套管4的内侧可以分别设置3至5个沿着轴向和周向布置的应力应变传感器16。相应的，控制器1根据多个应力应变传感器16获取的信号，可以可靠准确地获取应力应变值。

在本实施方式中，所述套管柱的下端设置有下密封盖7，所述下密封盖7可以整体呈圆形，其用于将整个套管柱的下端口进行密封。具体的，所述下密封盖7上可以形成有两个圆形状的凸起，分别为第一配合部71和第二配合部72。其中，所述第一配合部71用于和所述内层套管5的下端相固定。具体的，所述第一配合部71可以呈环形柱状，其柱状的外侧壁上可以设置有外螺纹。相应的，在所述内层套管5的下端的内侧可以设置有与所述第一配合部71的外螺纹相匹配的内螺纹。所述第二配合部72也可以呈环形柱状，其柱状的外侧壁上可以设置有外螺纹。相应的，在所述外侧套管的内侧可以设置有与所述第二配合部72的外螺纹相匹配的内螺纹。

在本实施方式中，所述流量伺服装置3、压力伺服装置2通过连通管线31与所述套管柱的上端和下端相连通。具体的，所述上密封盖6的圈闭环空密封盖32上可以设置有用于和所述连通管线31的端口相匹配的通孔。此外，在所爱好下密封盖7上可以设置有用于和所述连通管线31的端口相匹配的通孔。此外，在所述连通管线31上可以设置有控制阀15。具体的，该控制阀15可以为手动高压阀，可以用于调节所述连通管线31中的压力，从而控制所述套管柱的上端和下端具有一定的压差。

在本实施方式中，所述电控阀12可以通过管线与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通，实验前，设置好所述电控阀12设定开启压力。实验过程中，当所述内层套管5与外层套管4之间的环空压力达到该电控阀12的开启压力时，所述电控阀12打开，所述内层套管5与外层套管4之间的环空的流体从该电控阀12的出口流出，进入体积测量装置14。通过所述体积测量装置14，可以确定在上述开启压力下，以及特定的温度下，所述内层套管5与外层套管4之间的环空中流体的膨胀量。具体的，所述体积测量装置14可以为具有刻度的容器，例如量杯等。

在一个实施方式中，所述深水油气井圈闭压力的模拟实验装置还可以包括与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通的泄放阀19。当实验结束后，所述泄放阀19打开，以将所述内层套管5与外层套管4之间的环空内的实验流体泄放出。

具体的，在所述下密封盖7上可以设置有通孔，所述泄放阀19可以通过所述通孔与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通。此外，所述泄放阀19也可以设置在所述连通管线31上，通过所述连通管线31与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通。

在一个实施方式中，所述深水油气井圈闭压力的模拟实验装置还可以包括与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通的安全阀13，当所述内层套管5与外层套管4之间的环空内压力达到预设压力时，所述安全阀13打开。

具体的，在所述上密封盖6的圈闭环空密封盖32上可以设置有通孔，所述安全阀13可以通过所述通孔与所述内层套管5与外层套管4之间的环空相连通。在实验过程中，当所述内层套管5与外层套管4之间的环空压力上升至安全阀13的开启压力时，所述安全阀13打开，以保护实验设备及人身安全。

在一个实施方式中，所述深水油气井圈闭压力的模拟实验装置还可以包括：弹性材料评价釜28，所述弹性材料评价釜28整体为相对密闭的空腔，其内部设置有被测的弹性材料。具体的，所述弹性材料评价釜28可以包括弹性材料评价釜本体和弹性材料评价釜盖体，所述弹性材料评价釜盖体可以通过可拆卸的连接方式连接在所述弹性材料评价釜本体上。具体的，所述可拆卸的连接方式可以为螺栓连接。在所述弹性材料评价釜盖体上设置有排水排气阀30，用于在实验结束后，将弹性材料评价釜28内的流体排出。

所述弹性材料评价釜28通过连通管线31与流量伺服装置3和压力伺服装置2相连通。在靠近所述弹性材料评价釜28的连通管线31一端可以设置有第一手动控制阀22，用于调节进入所述弹性材料评价釜28的流体压力和流量。

当深水油气井采用可压缩的弹性材料包覆在内层套管5上，实现吸收上述的圈闭压力时，通过上述弹性材料评价釜28可以直接进行模拟实验，从而获得不同压力条件下的压缩率、抗压强度、破坏强度和破坏规律等，从而选择出满足深水井使用需求的弹性材料。

在一个实施方式中，所述深水油气井圈闭压力的模拟实验装置还可以包括：破裂盘评价釜23，所述破裂盘评价釜23整体为相对密闭的空腔，所述空腔内设置有破裂盘基座25。具体的，所述破裂盘评价釜23可以包括破裂盘本体和破裂盘盖体。所述破裂盘盖体可以通过可拆卸的连接方式连接在所述破裂盘本体上。具体的，所述可拆卸的连接方式可以为螺栓连接。在所述破裂盘盖体上设置有安全喷管26，用于在实验结束后，将破裂盘评价釜23中的压力释放。

所述破裂盘评价釜23通过连通管线31与流量伺服装置3和压力伺服装置2相连通。在靠近所述破裂盘评价釜23的连通管线31一端可以设置有第二手动控制阀21，用于调节进入所述破裂盘评价釜23的流体压力和流量。

在深水油气井中可以采用破裂盘释放圈闭压力，其中所述破裂盘为一个定压破裂的装置，其安装在套管壁上，当压力达到破裂压力时，就破裂，从而释放圈闭压力。当深水油气井采用破裂盘方式释放圈闭压力时，通过上述破裂盘评价釜23可以直接进行模拟实验。具体的，可以用于评价标定破裂压力与实际破裂压力的吻合度，即破裂盘的破裂压力精度范围。

本申请实施方式中所述深水油气井圈闭压力的模拟实验装置对应的实验方法可以包括如下步骤：

首先，获取目标深水油气藏的基本参数，所述基本参数包括：初始静态温度、流体流速、流体类型及流体特性。

然后控制器1根据所述基本参数设定实验流体流速、流体类型以及流体特性。

实验过程中，所述控制器1控制压力伺服装置2的压力、流量伺服装置3的流量和电控阀12的开启压力，并获取温度传感器17、压力传感器18、应力应变传感器16的信号，根据获取的信号对套管柱在不同圈闭压力下进行安全评价。特别是通过所述应力应变传感器16可以实时获取套管柱环空内的流体的热膨胀及等温压缩特性，从而直接用于评价套管柱在特定温度特点流体下使用的安全性。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式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，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种深水油气井圈闭压力的模拟实验装置，其特征在于，包括：

内层套管；

套设在所述内层套管外的外层套管，所述外层套管与所述内层套管形成套管柱；

设置在所述套管柱上端且用于密封所述套管柱上端的上密封盖，所述上密封盖包括：圈闭环空密封盖、金属密封环、橡胶密封环和内密封盖，其中，所述内密封盖整体呈圆状，密封地设置在所述内层套管的上端；所述圈闭环空密封盖整体呈圆环状，密封地设置在所述内层套管与所述内层套管与外层套管之间的环空的上端；所述金属密封环与橡胶密封环设置在所述内层套管与所述外层套管之间；所述圈闭环空密封盖上设置有排气槽，用于将所述内层套管与外层套管之间的环形空腔内的气体排出；在所述圈闭环空密封盖上还设置有通孔，用于向所述内层套管和外层套管形成的环形空腔内注入预定压力；

设置在所述套管柱下端且用于密封所述套管柱下端的下密封盖；所述下密封盖整体呈圆形，所述下密封盖上形成有两个圆形状的凸起，分别为第一配合部和第二配合部，所述第一配合部用于和所述内层套管的下端相固定，所述第二配合部用于和所述外层套管的内侧相固定；穿设过所述上密封盖并设置在所述内层套管中的加热装置；所述上密封盖上设置有用于穿设加热装置的开口；

设置在所述内层套管与外层套管之间的环空中的温度传感器和压力传感器；

沿着轴向设置在所述内层套管、外层套管上的应力应变传感器；

与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀；所述电控阀的出口端对应设置有体积测量装置；

与所述流量伺服装置、压力伺服装置相连通的连通管线，所述连通管线分别与所述套管柱的上端和下端相连通；

设置在所述连通管线上的控制阀；

与所述加热装置、温度传感器、压力传感器、应力应变传感器、流量伺服装置、压力伺服装置和电控阀电性连接的控制器，还包括：破裂盘评价釜，所述破裂盘评价釜整体为相对密闭的空腔，所述空腔内设置有破裂盘基座，所述破裂盘评价釜通过连通管线与流量伺服装置和压力伺服装置相连通；

所述控制器能根据目标深水油气藏的基本参数，设定验流体流速、流体类型以及流体特性，控制压力伺服装置的压力、流量伺服装置的流量和电控阀的开启压力，并获取温度传感器、压力传感器、应力应变传感器的信号，根据获取的信号对套管柱在不同圈闭压力下进行安全评价，所述基本参数包括：初始静态温度、流体流速、流体类型及流体特性。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套管柱外包覆有保温层。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的泄放阀，当实验结束后，所述泄放阀打开，以将所述内层套管与外层套管之间的环空内的实验流体泄放出。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应力应变传感器的个数为多个，沿着所述套管柱的轴向和周向设置在所述内层套管的外侧和外层套管的内侧。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述内层套管与外层套管之间的环空相连通的安全阀，当所述内层套管与外层套管之间的环空内压力达到预设压力时，所述安全阀打开。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：弹性材料评价釜，所述弹性材料评价釜整体为相对密闭的空腔，其内部设置有被测的弹性材料，所述弹性材料评价釜通过连通管线与流量伺服装置和压力伺服装置相连通。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述弹性材料评价釜包括：弹性材料评价釜本体和弹性材料评价釜盖体，所述弹性材料评价釜盖体通过可拆卸的连接方式连接在所述弹性材料评价釜本体上，在所述弹性材料评价釜盖体上设置有排水排气阀。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述破裂盘评价釜包括：破裂盘本体和破裂盘盖体，所述破裂盘盖体通过可拆卸的连接方式连接在所述破裂盘本体上，在所述破裂盘盖体上设置有安全喷管。

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