CN109611074A - 一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，包括模拟井筒、安全防护罩和工作平台，模拟井筒和安全防护罩设置在工作平台上，安全防护罩设置在模拟井筒的外部，模拟井筒为透明结构，内部充满流体用于可视化试验。本发明提供的这种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，可直接观测到仪器在模拟井中的动作，对模拟井下压裂、钻孔等对井壁有损伤作业试验，可替换岩石重复开展，对在井下有复杂动作仪器的开发及试验工艺研究提供试验平台。

Description

一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置

技术领域

本发明属于油气田井下工艺工具室内试验技术领域，具体涉及一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置。

背景技术

井下仪器的研发及井下作业新工艺的开发往往需要在地面进行室内模拟试验，对一些在井下有复杂动作的仪器和作业工艺尤为需要。传统的模拟试验井多在地下，或在地上但不透明，不能直接观测到仪器在模拟井中的动作，制约了对可视化有要求的仪器和作业工艺研发。另外有些模拟井下作业对井壁有损伤(如压裂、钻孔等)，不能在传统的模拟试验井中进行试验，对此，开发一种可替换岩石的可视化模拟井筒对该类仪器或作业工艺的开发具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，解决传统模拟试验井装置井筒内动作不可视、不可替换岩石而不能重复进行有损岩石试验的问题，建立一种可重复使用的可视化模拟井筒，为有井下复杂动作仪器及作业工艺的开发提供室内模拟试验平台。

本发明采用以下技术方案：

一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，包括模拟井筒、安全防护罩和工作平台，模拟井筒和安全防护罩设置在工作平台上，安全防护罩设置在模拟井筒的外部，模拟井筒为透明结构，内部充满流体用于可视化试验。

可选的，模拟井筒包括透明模型骨架、异形岩样和岩样围板，异形岩样与透明模型骨架组合成圆形井筒，岩样围板包围住异形岩样，与透明模型骨架紧固连接构成模拟井筒，透明模型骨架、异形岩样和岩样围板固定在工作平台上。

进一步的，透明模型骨架剖面内侧开有四分之三圆形，与异形岩样上开设的四分之一弧面凹槽构成完整圆形，透明模型骨架包括多层，相邻每层透明模型骨架采用公母配合连接，相邻透明模型骨架的结合面处设置玻璃胶密封。

可选的，异形岩样包括多个，采用堆叠方式设置，与透明模型骨架的接触面上开有四分之一的弧面凹槽，相邻两块异形岩样之间采用公母配合连接，每块异形岩样的底部均加工凹槽。

进一步的，异形岩样包括块，位于底部的两块采用胶木材质构成井底口袋，剩余块为真实岩石样品。

更进一步的，异形岩样整体为方形结构。

进一步的，岩样围板包围异形岩样，岩样围板与模型骨架之间采用紧固螺栓连接，接缝处设置橡胶垫密封。

可选的，工作平台上设置有排水阀。

可选的，工作平台还包括两块大小相同的可拆解式辅助平台，工作平台和辅助平台的底部均设置有滑轮和支撑脚。

可选的，辅助平台上设置有防护罩滑轨，安全防护罩设置在防护罩滑轨上，能够沿防护罩滑轨滑动。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，模拟井筒和安全防护罩设置在工作平台上，安全防护罩设置在模拟井筒的外部，以防止试验时人员受伤，模拟井筒为透明结构，内部充满流体用于可视化试验，本发明可直接观测到模拟井筒内部，为在井下有复杂动作的仪器和作业工艺的研发提供平台支持。

进一步的，模拟井筒由异形岩样与透明模型骨架组合而成，可透过模型骨架直接观察模拟井筒中仪器在岩石上的作业；且围板与模型骨架紧固连接，使模拟井筒可承受较强的内部张力，支持仪器模拟推靠井壁等操作。

进一步的，透明模型骨架内侧开有四分之三圆弧，与异形岩样上四分之一圆弧凹槽构成完整圆形，透明模型骨架与围板密封连接提供侧面防漏；透明模型骨架分为多层，相邻两块之间公母配合、密封连接，提高了模拟井筒稳定性；模拟井筒底部密封安装在工作平台上，使其侧面、底部均不漏水，可提供模拟井中作业时的充满流体环境。

进一步的，异形岩样包括多个，采用堆叠方式设置，与透明模型骨架的接触面上开有四分之一的弧面凹槽，异形岩样一面破损之后可转动至另一面加工出四分之一弧面凹槽后继续使用，该设置可提高岩样利用率；相邻两块异形岩样之间采用公母配合连接，该设置可提升多块堆叠之后的牢固性；每块异形岩样的底部均加工凹槽，便于拆装模拟井筒或更换岩样时用叉车叉取岩样。

进一步的，异形岩样包括5块，由于井下仪器探头一般距两端有一距离，作业时井底段无法探测，故底部两块异形岩样采用胶木材质构成井底口袋，该设置可降低成本。异形岩样整体为方形，可保证至少四个面结构一致且可更换叠放顺序，当岩样一个面使用破坏之后可换至另一个面继续使用，当一块样四个面全部利用完后更换岩样叠放顺序，换另一块岩样提高，该设置可提高岩样利用率，降低成本。

进一步的，岩样围板包围异形岩样，岩样围板与模型骨架之间采用紧固螺栓连接，该设置使构成的模拟井筒可承受较强的内部张力，支持仪器模拟推靠井壁等操作；接缝处设置橡胶垫密封，使模拟井筒侧面不漏水，可提供模拟井中充满流体的环境。

进一步的，工作平台还包括两块大小相同的辅助平台，可在模拟井筒装卸时放置模型骨架和异形岩样，并在上面装有滑轨，使防护罩可方便地推拉式装卸；辅助平台为可拆解式，底部设置有滑轮和支撑脚，为模拟井筒的装卸提供便利。工作平台底部也设置有滑轮和支撑脚，使整个装置可牢固放置也可移动位置。

综上所述，本发明提供的这种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，可直接观测到仪器在模拟井中的动作，对模拟井下压裂、钻孔等对井壁有损伤作业试验，可替换岩石重复开展，对在井下有复杂动作仪器的开发及试验工艺研究提供试验平台。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为可视化模拟试验井筒装置的结构示意图；

图2为透明模型骨架示意图；

图3为异形岩样示意图；

图4为岩样围板示意图。

其中：1.透明模型骨架；2.异形岩样；3.岩样围板；4.紧固螺栓；5.安全防护罩；6.工作平台；7.排水阀；8.辅助平台；9.防护罩滑轨；10.滑轮和支撑脚。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，包括模拟井筒、安全防护罩5和工作平台6，模拟井筒和安全防护罩5设置在工作平台6上，安全防护罩5设置在模拟井筒的外部，模拟井筒中充满流体用于试验。

模拟井筒包括5块透明模型骨架1、5块异形岩样2、岩样围板3，异形岩样2整体为方形，与透明模型骨架1对接的面上加工出四分之一的弧面凹槽，异形岩样2与透明模型骨架1组合成圆形井筒，岩样围板3包围住异形岩样2，且与透明模型骨架1用铆钉紧固，构成模拟井筒，加装安全防护罩5，通过紧固部件设置在工作平台6上，工作平台6上设置排水部件用于试验结束后可排出模拟井筒中的流体。

请参阅图2，透明模型骨架1由透明亚克力材料加工，剖面内侧加工出四分之三圆形，与异形岩样2四分之一弧面凹槽构成完整圆形，每块透明模型骨架1留有8个螺母与岩样围板3紧固，相邻每层模型骨架采用公母配合连接，相邻模型骨架结合面用玻璃胶密封。

请参阅图3，异形岩样2上下共包括5块，采用堆叠方式设置，相邻两块之间采用公母配合连接，每块异形岩样2底部均加工凹槽，可用手动叉车实现装卸，实现损坏性模拟试验的重复开展。异形岩样2下面两块为胶木材质，构成井底口袋，上面3块为真实岩石样品，与凹槽相对的面上加工相同凹槽，真实岩石样品一面损坏后掉转至另一面继续实验，提高岩样的利用率。

请参阅图4，岩样围板3包围住异形岩样2，岩样围板3与模型骨架1用紧固螺栓4连接，接缝用橡胶垫密封，使模拟井筒有足够抗张强度且可注满模拟地层水不会泄漏。可滑动式安全防护罩5在试验时罩住模拟井筒，以防止试验时人员受伤。

底部的透明模型骨架1、底部异形岩样2和岩样围板3固定在工作平台6上面，结合部位用橡胶垫密封，保证安装后密封不漏水，用于开展模拟井筒中充满流体的试验。

排水部件包括排水阀7，排水阀7设置在工作平台6上，试验结束后能够排出模拟井筒中的流体。

工作平台6还包括两块可拆解式辅助平台8，二者高度一样，上面装有防护罩滑轨9，安全防护罩5在未试验时放置在辅助平台8上，开展试验时由防护罩滑轨9滑动到模拟井筒上。

辅助平台8还可用于模拟井筒安装和拆解时放置零部件，工作平台6及辅助平台8均带有滑轮和支撑脚10，工作时降下支撑角固定，需要移动时升起支撑角可推走。

可视化模拟井筒试验装置还包括其它附属部件：异形岩样加工装置，用于加工岩样弧面凹槽；异形岩样抓取装置、吊装装置等，用于辅助模拟井筒安装和拆解、异形岩样换装以及模拟试验时的仪器吊装。

研发一种井壁作业仪器，该仪器要在井壁钻孔，然后退出钻头、放入测量探头，在井壁孔中测量地层性质。该种仪器在井下要开展定位、固定钻头、钻孔、退出钻头、探头定位、放入探头、测量、退出探头等一系列复杂动作，一个环节出现问题就会使作业失败甚至损坏仪器，而在井下或传统模拟井筒中很难确定出现问题的细节。利用本发明提供的可视化模拟井筒试验装置，可直观观测到仪器在井中的每一步操作，对仪器故障的解决及功能完善提供直接的技术支持。且本发明提供的装置采用组合式岩样可更换岩样、一块岩样可多次利用，为该仪器的研发提供了理想的试验平台。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，包括模拟井筒、安全防护罩(5)和工作平台(6)，模拟井筒和安全防护罩(5)设置在工作平台(6)上，安全防护罩(5)设置在模拟井筒的外部，模拟井筒为透明结构，内部充满流体用于可视化试验。

2.根据权利要求1所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，模拟井筒包括透明模型骨架(1)、异形岩样(2)和岩样围板(3)，异形岩样(2)与透明模型骨架(1)组合成圆形井筒，岩样围板(3)包围住异形岩样(2)，与透明模型骨架(1)紧固连接构成模拟井筒，透明模型骨架(1)、异形岩样(2)和岩样围板(3)固定在工作平台(6)上。

3.根据权利要求2所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，透明模型骨架(1)剖面内侧开有四分之三圆形，与异形岩样(2)上开设的四分之一弧面凹槽构成完整圆形，透明模型骨架(1)包括多层，相邻每层透明模型骨架(1)采用公母配合连接，相邻透明模型骨架(1)的结合面处设置玻璃胶密封。

4.根据权利要求1所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，异形岩样(2)包括多个，采用堆叠方式设置，与透明模型骨架(1)的接触面上开有四分之一的弧面凹槽，相邻两块异形岩样(2)之间采用公母配合连接，每块异形岩样(2)的底部均加工凹槽。

5.根据权利要求4所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，异形岩样(2)包括(5)块，位于底部的两块采用胶木材质构成井底口袋，剩余(3)块为真实岩石样品。

6.根据权利要求5所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，异形岩样(2)整体为方形结构。

7.根据权利要求2所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，岩样围板(3)包围异形岩样(2)，岩样围板(3)与模型骨架(1)之间采用紧固螺栓(4)连接，接缝处设置橡胶垫密封。

8.根据权利要求1所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，工作平台(6)上设置有排水阀(7)。

9.根据权利要求1所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，工作平台(6)还包括两块大小相同的可拆解式辅助平台(8)，工作平台(6)和辅助平台(8)的底部均设置有滑轮和支撑脚(10)。

10.根据权利要求1所述的可替换岩石的可视化模拟井筒试验装置，其特征在于，辅助平台(8)上设置有防护罩滑轨(9)，安全防护罩(5)设置在防护罩滑轨(9)上，能够沿防护罩滑轨(9)滑动。