CN112065364A - 固井性能确定装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种固井性能确定装置，属于油田工具领域。该固井性能确定装置包括：倾角调节机构、实验平台机构、窜气性能确定系统以及温度调节系统。实验平台机构包括岩壁管、套管、上封盖以及下封盖，岩壁管的第一端与上封盖密封接触，岩壁管的第二端与下封盖密封接触，套管位于岩壁管的内腔中且套管的第一端与上封盖密封连接、套管的第二端与下封盖密封连接，环空用于放置水泥浆。窜气性能确定系统用于确定固井性能。温度调节系统位于套管的内腔中，倾角调节机构用于调节实验平台机构的倾角。通过本申请提供的固井性能确定装置，可以模拟跟实际工况相符的实验环境，并确定固井性能。另外，对于指导现场固井作业也具有十分重要的意义。

Description

固井性能确定装置

技术领域

本申请涉及油田工具领域，特别涉及一种固井性能确定装置。

背景技术

在石油、天然气开发的过程中，为了加固井眼，防止井眼坍塌之后影响油气的正常生产，需要进行固井作业。目前固井作业通常为：首先在井眼中下入套管，然后，在套管与井眼之间的环空中填入水泥浆，至此则完成了固井作业。值得注意的是，由于固井性能的好坏跟油气的生产息息相关，当固井性能不好时，套管与井眼之间的环空中可能会出现油窜、气窜、水窜等情况，严重影响后续油气的正常生产，甚至会导致井眼报废。因此，对固井性能展开详细的研究至关重要。

为了研究固井性能，首先就需要营造跟实际工况相符的实验环境，然而，由于现场工况往往非常复杂，比如现场工况中不同的井眼具有不同的倾角、不同的岩壁、不同的地层温度以及不同的套管与井眼之间的偏心度，因此，亟需研发一种固井性能确定装置来模拟上述工况，以对固井性能进行研究，并确定固井性能。另外，该固井性能确定装置的研发对于指导现场固井作业也具有十分重要的意义。

发明内容

本申请提供了一种固井性能确定装置，可以模拟跟实际工况相符的实验环境，所述技术方案如下：

申请提供了一种固井性能确定装置，所述固井性能确定装置包括：倾角调节机构、实验平台机构、窜气性能确定系统以及温度调节系统；

所述实验平台机构包括岩壁管、套管、上封盖以及下封盖，所述岩壁管的第一端与所述上封盖密封接触，所述岩壁管的第二端与所述下封盖密封接触，所述套管位于所述岩壁管的内腔中且所述套管的第一端与所述上封盖密封连接、所述套管的第二端与所述下封盖密封连接，所述套管与所述岩壁管之间形成有环空，所述环空用于放置水泥浆；

所述上封盖上设有与所述环空连通的第一窜气口，所述下封盖上设有与所述环空连通的第二窜气口，所述窜气性能确定系统的第一端与所述第一窜气口连接，所述窜气性能确定系统的第二端与所述第二窜气口连接，所述窜气性能确定系统用于确定固井性能；

所述温度调节系统位于所述套管的内腔中且所述温度调节系统的第一端可拆卸式连接在所述上封盖上，所述温度调节系统的电气端用于与计算机设备连接，所述实验平台机构固定在所述倾角调节机构上，所述倾角调节机构用于调节所述实验平台机构的倾角。

可选地，所述固井性能确定装置还包括环空增压系统，所述上封盖设有与所述环空连通的增压口，所述环空增压系统与所述增压口连接。

可选地，所述固井性能确定装置还包括扰动流体系统，所述岩壁管的第一端设有与所述环空连通的第一扰动流体口，所述岩壁管的第二端设有与所述环空连通的第二扰动流体口，所述扰动流体系统的第一端与所述第一扰动流体口连接，所述扰动流体系统的第二端与所述第二扰动流体口连接。

可选地，所述实验平台机构还包括支撑釜体，所述支撑釜体套在所述岩壁管的外侧，所述支撑釜体的第一端与所述上封盖密封接触，所述支撑釜体的第二端与所述下封盖密封接触。

可选地，所述实验平台机构还包括平台外壳和偏心度调节件，所述岩壁管、套管、上封盖、下封盖、支撑釜体均位于所述平台外壳内，所述偏心度调节件的第一端穿过所述平台外壳与所述支撑釜体接触。

可选地，所述实验平台机构还包括活动调节件，所述活动调节件的第一端穿过所述平台外壳和所述下封盖与所述套管的第二端连接。

可选地，所述固井性能确定装置还包括声波检测系统，所述声波检测系统位于所述套管的内腔中且与所述上封盖连接，所述声波检测系统的电气端用于与所述计算机设备连接。

可选地，所述窜气性能确定系统包括窜气提供模块以及窜气性能确定模块，所述窜气性能确定模块的第一端与所述第一窜气口连接，所述窜气提供模块的第一端与所述第二窜气口连接。

可选地，所述窜气提供模块包括第一压缩机、第一储气罐、第一泄压阀、第一控制阀以及第一过滤器，所述第一压缩机的供气口与所述第一储气罐的进气口连接，所述第一储气罐的第一出气口与所述第一泄压阀连接，所述第一储气罐的第二出气口与所述第一控制阀的第一端连接，所述第一控制阀的第二端与所述第一过滤器的第一端连接，所述第一过滤器的第二端与所述第二窜气口连接。

可选地，所述窜气性能确定模块包括第一回压阀、第一压力表、气体测量机构以及流量计，所述第一回压阀的第一端与所述第一窜气口连接，所述第一回压阀的第二端与所述第一压力表的第一端连接，所述第一压力表的第二端与所述流量计的第一端连接，所述流量计的第二端与所述气体测量机构连接，所述气体测量机构能够测量气体的体积。

可选地，所述环空增压系统包括第二压缩机、第二储气罐、第二泄压阀、第二控制阀、第二过滤器、第三控制阀以及第四控制阀；

所述第二压缩机的供气口与所述第二储气罐的第一进气口连接，所述第二储气罐的第一出气口与所述第二泄压阀连接，所述第二储气罐的第二出气口与所述第二控制阀的第一端连接，所述第二控制阀的第二端与所述第二过滤器的第一端连接，所述第二过滤器的第二端与所述第三控制阀的第一端连接，所述第三控制阀的第二端与所述增压口连接，所述第二储气罐的第二进气口与所述第四控制阀的第一端连接，所述第四控制阀的第二端与所述增压口连接。

可选地，所述扰动流体系统包括扰动提供模块以及扰动回收模块，所述扰动提供模块的第一端与所述第一扰动流体口连接，所述扰动回收模块的第一端与所述第二扰动流体口连接。

可选地，所述扰动回收模块包括第二回压阀、流体储罐以及第三泄压阀，所述第二回压阀的第一端与所述第二扰动流体口连接，所述第二回压阀的第二端与所述流体储罐的进口连接，所述流体储罐的出口与所述第三泄压阀连接。

可选地，所述扰动提供模块包括油源罐、水源罐、第五控制阀、第六控制阀、注入泵、第七控制阀、第三压缩机、第三储气罐、第四泄压阀、第八控制阀、第三过滤器以及第九控制阀，所述油源罐的出口与所述第五控制阀的第一端连接，所述第五控制阀的第二端与所述注入泵的第一端连接，所述水源罐的出口与所述第六控制阀的第一端连接，所述第六控制阀的第二端与所述注入泵的第一端连接，所述注入泵的第二端与所述第七控制阀的第一端连接，所述第七控制阀的第二端与所述第一扰动流体口连接；

所述第三压缩机的供气口与所述第三储气罐的进气口连接，所述第三储气罐的第一出气口与所述第四泄压阀连接，所述第三储气罐的第二出气口与所述第八控制阀的第一端连接，所述第八控制阀的第二端与所述第三过滤器的第一端连接，所述第三过滤器的第二端与所述第九控制阀的第一端连接，所述第九控制阀的第二端与所述第一扰动流体口连接。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少可以包括：

由于该固井性能确定装置可以通过调节套管与岩壁管之间的偏心度来模拟井眼的岩壁与套管之间存在各种偏心度的情况。通过温度调节系统可以模拟高温环境。通过倾角调节机构可以模拟井眼存在倾角的情况。最后可以通过窜气性能确定系统来确定固井性能。也即是，该固井性能确定装置可以营造出跟实际工况相符的实验环境并能确定出该工况下的固井性能。因而，该固井性能确定装置对于固井性能的研究以及指导现场固井作业均具有十分重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的第一种固井性能确定装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第二种固井性能确定装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种窜气提供模块的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种窜气性能确定模块的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的第三种固井性能确定装置的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的第四种固井性能确定装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的第五种固井性能确定装置的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的第六种固井性能确定装置的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种扰动提供模块的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种扰动回收模块的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的第一种实验平台机构的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的第二种实验平台机构的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的第三种实验平台机构的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的包括声波检测系统的第三种实验平台机构的结构示意图。

附图标记：

1：倾角调节机构；2：实验平台机构；3：窜气性能确定系统；4：温度调节系统；5：环空增压系统；6：扰动流体系统；7：声波检测系统；

21：岩壁管；22：套管；23：上封盖；24：下封盖；25：支撑釜体；26：平台外壳；27：偏心度调节件；28：活动调节件；31：窜气提供模块；32：窜气性能确定模块；51：第二压缩机；52：第二储气罐；53：第二泄压阀；54：第二控制阀；55：第二过滤器；56：第三控制阀；57：第四控制阀；61：扰动提供模块；62：扰动回收模块；

211：第一扰动流体口；212：第二扰动流体口；231：第一窜气口；232：增压口；241：第二窜气口；311：第一压缩机；312：第一储气罐；313：第一泄压阀；314：第一控制阀；315：第一过滤器；321：第一回压阀；322：第一压力表；323：气体测量机构；324：流量计；621：第二回压阀；622：流体储罐；623：第三泄压阀；

6101：油源罐；6102：水源罐；6103：第五控制阀；6104：第六控制阀；6105：注入泵；6106：第七控制阀；6107：第三压缩机；6108：第三储气罐；6109：第四泄压阀；6110：第八控制阀；6111：第三过滤器；6112：第九控制阀。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的一种固井性能确定装置的结构示意图。参见图1，该固井性能确定装置包括：倾角调节机构1、实验平台机构2、窜气性能确定系统3以及温度调节系统4。实验平台机构2包括岩壁管21、套管22、上封盖23以及下封盖24，岩壁管21的第一端与上封盖23密封接触，岩壁管21的第二端与下封盖24密封接触，套管22位于岩壁管21的内腔中且套管22的第一端与上封盖23密封连接、套管22的第二端与下封盖24密封连接，套管22与岩壁管21之间形成有环空，环空用于放置水泥浆。上封盖23上设有与环空连通的第一窜气口231，下封盖24上设有与环空连通的第二窜气口241，窜气性能确定系统3的第一端与第一窜气口231连接，窜气性能确定系统3的第二端与第二窜气口241连接，窜气性能确定系统3用于确定固井性能。温度调节系统4位于套管22的内腔中且温度调节系统4的第一端可拆卸式连接在上封盖23上，温度调节系统4的电气端用于与计算机设备连接，实验平台机构2固定在倾角调节机构1上，倾角调节机构1用于调节实验平台机构2的倾角。

由于套管22的第一端与上封盖23密封连接，套管22的第二端与下封盖24密封连接，因此，套管22的内腔处在一个密封的环境中且套管22的位置不能被调节。由于岩壁管21的第一端与上封盖23密封接触，岩壁管21的第二端与下封盖24密封接触，因此，岩壁管21的内腔也处在一个密封的环境中且岩壁管21的位置可以被调节。由于套管22的位置不能被调节，岩壁管21的位置可以被调节，因此，套管22与岩壁管21之间的偏心度可以被调节。由于套管22位于岩壁管21的内腔中，套管22与岩壁管21之间形成有环空，环空用于放置水泥浆，因此，岩壁管21可以用来模拟井眼的岩壁，套管22可以用来模拟井眼的套管，环空可以模拟井眼与套管之间的环空，也即是，通过在环空中放置水泥浆可以模拟固井作业。由于温度调节系统4位于套管22的内腔中且温度调节系统4的第一端可拆卸式连接在上封盖23上，温度调节系统4的电气端用于与计算机设备连接，因此，该固井性能确定装置还可以模拟高温环境。由于实验平台机构2固定在倾角调节机构1上，因此通过倾角调节机构1还可以调节实验平台机构2的倾角，也即是该固井性能确定装置还可以模拟井眼存在倾角的情况。进一步地，由于上封盖23上设有与环空连通的第一窜气口231，下封盖24上设有与环空连通的第二窜气口241，窜气性能确定系统3的第一端与第一窜气口231连接，窜气性能确定系统3的第二端与第二窜气口241连接，也即是，可以通过窜气性能确定系统3来确定固井性能。

综上所述，由于该固井性能确定装置可以通过调节套管22与岩壁管21之间的偏心度来模拟井眼的岩壁与套管之间存在各种偏心度的情况。通过温度调节系统4可以模拟高温环境。通过倾角调节机构1可以模拟井眼存在倾角的情况。最后可以通过窜气性能确定系统3来确定固井性能。也即是，该固井性能确定装置可以营造出跟实际工况相符的实验环境并能确定出该工况下的固井性能。因而，该固井性能确定装置对于固井性能的研究以及指导现场固井作业均具有十分重要的意义。

值得注意的是，由于岩壁管21用来模拟井眼的岩壁，因此，在通过固井性能确定装置来确定固井性能时，岩壁管21需要根据所模拟的井眼的岩壁的实际情况进行更换。示例性地，当需要模拟的井眼的岩壁为砂岩时，那么岩壁管21需由砂岩制成，当需要模拟的井眼的岩壁为砾岩时，那么岩壁管21需由砾岩制成。

还值得注意的是，在一些实施例中，窜气性能确定系统3可以通过在第二窜气口241处注入气体，在第一窜气口231处回收气体，并根据回收气体与注入气体的体积之比来确定固井性能。示例性地，假设注入气体的体积为10L，回收气体的体积为1L，那么固井性能即为0.1。当然，固井性能还可以通过其他的形式来体现，本申请实施例对此不做具体的限定。

需要说明的是，在一些实施例中，上述温度调节系统4的温度可以通过计算机设备来控制，示例性地，在一种可能的实现方式中，计算机设备可以展示该温度调节系统4的操作界面，技术人员可以通过该操作界面来调节温度调节系统4的温度。在另一种可能的实现方式中，该温度调节系统4可以自带实体操控按钮，技术人员可以通过实体操控按钮来对温度调节系统4的温度进行调节，当温度调节系统4的温度变化时，固井性能确定装置的温度也会随之变化。也即是，通过温度调节系统4可以对固井性能确定装置的温度进行调节。当然，温度调节系统4温度的调节方式还可以为其他的方式，本身申请实施例对温度调节系统4的温度调节方式不做具体的限定。

还需要说明的是，上述密封连接和密封接触可以通过密封垫来实现，密封垫的数量可以为1个，也可以为其他的数量，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，套管22的第一端与上封盖23可以通过螺钉连接，当然，还可以通过其他的方式来实现连接，本申请实施例对此不做具体的限定，套管22的第二端与下封盖24可以通过螺钉连接，当然，还可以通过其他的方式来实现连接，本申请实施例对此也不做具体的限定。

在一些实施例中，参见图2，窜气性能确定系统3可以包括窜气提供模块31以及窜气性能确定模块32，窜气性能确定模块32的第一端与第一窜气口231连接，窜气提供模块31的第一端与第二窜气口241连接。

需要说明的是，窜气性能确定模块32的第一端与第一窜气口231可以通过一通实现连接，当然，窜气性能确定模块32的第一端与第一窜气口231还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，窜气提供模块31的第一端与第二窜气口241可以通过一通连接，当然，窜气提供模块31的第一端与第二窜气口241还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此也不做具体的限定。

进一步地，在一些实施例中，参见图3，窜气提供模块31可以包括第一压缩机311、第一储气罐312、第一泄压阀313、第一控制阀314以及第一过滤器315，第一压缩机311的供气口与第一储气罐312的进气口连接，第一储气罐312的第一出气口与第一泄压阀313连接，第一储气罐312的第二出气口与第一控制阀314的第一端连接，第一控制阀314的第二端与第一过滤器315的第一端连接，第一过滤器315的第二端与第二窜气口241连接。这样，在为环空提供气体时，首先，将第一泄压阀313、第一控制阀314均保持在关闭状态，然后打开第一压缩机311，使得气体通过第一储气罐312的进气口进入到第一储气罐312的内腔中，待第一储气罐312内腔中的压力到达第一压力时，打开第一控制阀314，使得气体依次通过第一储气罐312的第二出气口、第一控制阀314、第一过滤器315以及第二窜气口241进入到环空中，也即是，通过该窜气提供模块31可以为环空提供气体。

需要说明的是，上述第一压力的数值为提前设定的一个数值，在一些实施例中，第一压力的数值可以为1MPa，当然，根据实际需求，第一压力的数值还可以为其他的数值，本申请实施例对此不做具体的限定。还需要说明的是，第一过滤器315主要用来过滤掉空气中的杂质，使得进入到环空中的气体更干净。

更进一步地，在一些实施例中，参见图4，窜气性能确定模块32可以包括第一回压阀321、第一压力表322、气体测量机构323以及流量计324，第一回压阀321的第一端与第一窜气口231连接，第一回压阀321的第二端与第一压力表322的第一端连接，第一压力表322的第二端与流量计324的第一端连接，流量计324的第二端与气体测量机构323连接，气体测量机构323能够测量气体的体积。

接上一实施例，由于窜气提供模块31可以为环空提供气体，因此，在一些实施例中，气体可以通过环空中的缝隙到达第一窜气口231处，之后，气体可以依次通过第一窜气口231、第一回压阀321、第一压力表322、流量计324到达气体测量机构323，最后，通过该气体测量机构323可以测量出气体的体积。

在一种可能的实现方式中，可以通过气体测量机构323测量出的气体的体积与窜气提供模块31提供的气体的体积之比来确定固井性能。示例性地，假设窜气提供模块31提供的气体的体积为10L，气体测量机构323测量出的气体的体积为1L，那么固井性能即为0.1。在另一种可能的实现方式中，可以通过气体测量机构323测量出的气体的体积与窜气提供模块31提供气体的时间之比来确定固井性能，示例性地，假设气体测量机构323测量出的气体的体积为1L，窜气提供模块31提供气体的时间为0.1h，那么固井性能即为10。值的注意的是，上述两种可能的实现方式只是本申请实施例示出的确定固井性能的两种可能的实现方式，当然，确定固井性能还可以通过其他可能的方式来实现，本申请实施例对此不再一一赘述。

需要说明的是，第一回压阀321可以使得气体只能从第一回压阀321的第一端流向第一回压阀321的第二端，也即是，可以避免气体出现返流的情况。第一压力表322可以展示进入窜气性能确定模块32中的气体的压力，流量计324可以测量出进入窜气性能确定模块32中的气体的流量。

进一步地，参见图5，固井性能确定装置还可以包括环空增压系统5，上封盖23设有与环空连通的增压口232，环空增压系统5与增压口232连接。由于现场工况中往往存在高压环境，因此，可以通过该环空增压系统5来模拟高压环境，使得该固井性能确定装置可以模拟存在高压环境的工况。

在一些实施例中，参见图6，该环空增压系统5可以包括第二压缩机51、第二储气罐52、第二泄压阀53、第二控制阀54、第二过滤器55、第三控制阀56以及第四控制阀57。第二压缩机51的供气口与第二储气罐52的第一进气口连接，第二储气罐52的第一出气口与第二泄压阀53连接，第二储气罐52的第二出气口与第二控制阀54的第一端连接，第二控制阀54的第二端与第二过滤器55的第一端连接，第二过滤器55的第二端与第三控制阀56的第一端连接，第三控制阀56的第二端与增压口232连接，第二储气罐52的第二进气口与第四控制阀57的第一端连接，第四控制阀57的第二端与增压口232连接。

首先，将第二泄压阀53、第二控制阀54以及第四控制阀57均处于关闭状态，然后，打开第二压缩机51，并通过第二压缩机51的供气口向第二储气罐52提供压缩空气，当第二储气罐52内腔中空气的压力到达第二压力时，打开第二控制阀54和第三控制阀56，气体依次通过第二储气罐52的第二出气口、第二控制阀54、第二过滤器55、第三控制阀56以及增压口232到达环空，也即是，该固井性能确定装置可以模拟高压环境。当高压环境模拟完毕后，可以首先关闭第二控制阀54、第三控制阀56以及第二压缩机51。然后，打开第二泄压阀53使得第二储气罐52内腔中的气体排出第二储气罐52内，以便于第二储气罐52的安全。最后，再打开第四控制阀57，使得环空内的气体依次通过增压口232、第四控制阀57、第二储气罐52以及第二泄压阀53排出第二储气罐52的内腔。至此，则完成了模拟高压环境的操作。

值的注意的是，上述第二压力的数值为提前设定的一个数值，在一些实施例中，第二压力的数值可以为1MPa，当然，根据实际需求，第二压力的数值还可以为其他的数值，本申请实施例对此不做具体的限定。

更进一步地，参见图7，固井性能确定装置还可以包括扰动流体系统6，岩壁管21的第一端设有与环空连通的第一扰动流体口211，岩壁管21的第二端设有与环空连通的第二扰动流体口212，扰动流体系统6的第一端与第一扰动流体口211连接，扰动流体系统6的第二端与第二扰动流体口212连接。

需要说明的是，扰动流体系统6的第一端与第一扰动流体口211可以通过一通连接，当然，扰动流体系统6的第一端与第一扰动流体口211还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，扰动流体系统6的第二端与第二扰动流体口212连接可以通过一通连接，当然，扰动流体系统6的第二端与第二扰动流体口212还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此也不做具体的限定。

在一些实施例中，参见图8，扰动流体系统6可以包括扰动提供模块61以及扰动回收模块62，扰动提供模块61的第一端与第一扰动流体口211连接，扰动回收模块62的第一端与第二扰动流体口212连接。

需要说明的是，扰动提供模块61的第一端与第一扰动流体口211可以通过一通连接，当然，扰动提供模块61的第一端与第一扰动流体口211还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，扰动回收模块62的第一端与第二扰动流体口212连接可以通过一通连接，当然，扰动回收模块62的第一端与第二扰动流体口212还可以通过其他的方式实现连接，本申请实施例对此也不做具体的限定。

在一些实施例中，参见图9，扰动提供模块61可以包括油源罐6101、水源罐6102、第五控制阀6103、第六控制阀6104、注入泵6105、第七控制阀6106、第三压缩机6107、第三储气罐6108、第四泄压阀6109、第八控制阀6110、第三过滤器6111以及第九控制阀6112，油源罐6101的出口与第五控制阀6103的第一端连接，第五控制阀6103的第二端与注入泵6105的第一端连接，水源罐6102的出口与第六控制阀6104的第一端连接，第六控制阀6104的第二端与注入泵6105的第一端连接，注入泵6105的第二端与第七控制阀6106的第一端连接，第七控制阀6106的第二端与第一扰动流体口(211)连接。第三压缩机6107的供气口与第三储气罐6108的进气口连接，第三储气罐6108的第一出气口与第四泄压阀6109连接，第三储气罐6108的第二出气口与第八控制阀6110的第一端连接，第八控制阀6110的第二端与第三过滤器6111的第一端连接，第三过滤器6111的第二端与第九控制阀6112的第一端连接，第九控制阀6112的第二端与第一扰动流体口211连接。

这样，当需要模拟油扰动时，可以首先关闭第六控制阀6104和第九控制阀6112，然后打开第五控制阀6103、注入泵6105以及第七控制阀6106，此时，油将依次通过油源罐6101的出口、第五控制阀6103、注入泵6105以及第七控制阀6106进入到环空中，也即是，完成了模拟油扰动的操作。当需要模拟水扰动时，可以首先关闭第五控制阀6103和第九控制阀6112，然后打开第六控制阀6104、注入泵6105以及第七控制阀6106，此时，水将依次通过水源罐6102的出口、第六控制阀6104、注入泵6105以及第七控制阀6106进入到环空中，也即是，完成了模拟水扰动的操作。当需要模拟气扰动时，首先将第七控制阀6106、第四泄压阀6109、第八控制阀6110保持在关闭状态，打来第三压缩机6107，当第三压缩机6107的压力到达第三压力时，打开第八控制阀6110以及第九控制阀6112，使得气体依次通过第三储气罐6108的第二出气口、第八控制阀6110、第三过滤器6111、第九控制阀6112以及第一扰动流体口211进入到环空中，也即是，完成了模拟气扰动的操作。当模拟气扰动的操作完成后，可以首先关闭第三压缩机6107，然后打开第四泄压阀6109，使得第三储气罐6108内腔中的气体排出第三储气罐6108，以保护第三储气罐6108的安全。

值的注意的是，上述第三压力的数值为提前设定的一个数值，在一些实施例中，第三压力的数值可以为1MPa，当然，根据实际需求，第三压力的数值还可以为其他的数值，本申请实施例对此不做具体的限定。

进一步地，接上一实施例，参见图10，扰动回收模块62可以包括第二回压阀621、流体储罐622以及第三泄压阀623，第二回压阀621的第一端与第二扰动流体口212连接，第二回压阀621的第二端与流体储罐622的进口连接，流体储罐622的出口与第三泄压阀623连接。这样，上述模拟油扰动的操作、模拟水扰动的操作以及模拟气扰动的操作时穿过环空的油、水以及气会依次通过第二扰动流体口212、第二回压阀621进入到流体储罐622的内腔中，并在需要排出流体储罐622的内腔中时通过打开第三泄压阀623将上述油、水以及气排出流体储罐622的内腔。

需要说明的是，第二回压阀621可以使得气体只能从第二回压阀621的第一端流向第二回压阀621的第二端，也即是，可以避免上述油、水以及气出现返流的情况。

在一些实施例中，参见图11，实验平台机构2还可以包括支撑釜体25，支撑釜体25套在岩壁管21的外侧，支撑釜体25的第一端与上封盖23密封接触，支撑釜体25的第二端与下封盖24密封接触。这样，就可以使得该实验平台机构2更坚固。

进一步地，在一些实施例中，参见图12，实验平台机构2还可以包括平台外壳26和偏心度调节件27，岩壁管21、套管22、上封盖23、下封盖24、支撑釜体25均位于平台外壳26内，偏心度调节件27的第一端穿过平台外壳26与支撑釜体25接触。这样，平台外壳26可以使得该实验平台机构2更坚固、更好看。通过偏心度调节件27使得调节岩壁管21与套管22之间的偏心度变得更加的方便、快捷。

更进一步地，参见图13，实验平台机构2还可以包括活动调节件28，活动调节件28的第一端穿过平台外壳26和下封盖24与套管22的第二端连接。这样，就可以通过活动调节件28使得套管22沿着套管22的轴心转动，进而可以模拟实际工况中套管转动的操作。

在一些实施例中，参见图14，固井性能确定装置还可以包括声波检测系统7，声波检测系统7位于套管22的内腔中且与上封盖23连接，声波检测系统7的电气端用于与计算机设备连接。

需要说明的是，在一些实施例中，声波检测系统7可以包括声波发射端与声波接收端，一种可能的实现方式中，可以根据声波发射端发出的声波的频率以及声波接收端接收到的声波的频率的比值来确定固井性能。当然，通过声波检测系统7还可以通过其他的方式来确定固井性能，本申请实施例对此不做具体的限定。

值的注意的是，在一些实施例中，为了节省成本，也为了减小固井性能确定装置的体积，上述第一压缩机311、第二压缩机51以及第三压缩机6107可以为同一个压缩机，当然也可以为不同的压缩机，本申请实施例对此不做具体的限定。同理，上述第一储气罐312、第二储气罐52以及第三储气罐6108可以为同一个储气罐，当然，也可以为不同的储气罐，本申请实施例对此也不做具体的限定。

本申请实施例中，由于套管22的第一端与上封盖23密封连接，套管22的第二端与下封盖24密封连接，因此，套管22的内腔处在一个密封的环境中且套管22的位置不能被调节。由于岩壁管21的第一端与上封盖23密封接触，岩壁管21的第二端与下封盖24密封接触，因此，岩壁管21的内腔也处在一个密封的环境中且岩壁管21的位置可以被调节。由于套管22的位置不能被调节，岩壁管21的位置可以被调节，因此，套管22与岩壁管21之间的偏心度可以被调节。由于套管22位于岩壁管21的内腔中，套管22与岩壁管21之间形成有环空，环空用于放置水泥浆，因此，岩壁管21可以用来模拟井眼的岩壁，套管22可以用来模拟井眼的套管，环空可以模拟井眼与套管之间的环空，也即是，通过在环空中放置水泥浆可以模拟固井作业。由于温度调节系统4位于套管22的内腔中且温度调节系统4的第一端可拆卸式连接在上封盖23上，温度调节系统4的电气端用于与计算机设备连接，因此，该固井性能确定装置还可以模拟高温环境。由于实验平台机构2固定在倾角调节机构1上，因此通过倾角调节机构1还可以调节实验平台机构2的倾角，也即是，该固井性能确定装置还可以模拟井眼存在倾角的情况。进一步地，由于上封盖23上设有与环空连通的第一窜气口231，下封盖24上设有与环空连通的第二窜气口241，窜气性能确定系统3的第一端与第一窜气口231连接，窜气性能确定系统3的第二端与第二窜气口241连接，也即是，可以通过窜气性能确定系统3来确定固井性能。

另外，由于固井性能确定装置还可以包括环空增压系统5，上封盖23设有与环空连通的增压口232，环空增压系统5与增压口232连接，因此，通过该环空增压系统5来可以模拟高压环境。进一步地，固井性能确定装置还可以包括扰动流体系统6，岩壁管21的第一端设有与环空连通的第一扰动流体口211，岩壁管21的第二端设有与环空连通的第二扰动流体口212，扰动流体系统6的第一端与第一扰动流体口211连接，扰动流体系统6的第二端与第二扰动流体口212连接，因此，通过该扰动流体系统6可以模拟油、水以及气的扰动操作。更进一步地，固井性能确定装置还可以包括声波检测系统7，通过声波检测系统7可以确定固井性能。

综上所述，由于该固井性能确定装置可以通过调节套管22与岩壁管21之间的偏心度来模拟井眼的岩壁与套管之间存在各种偏心度的情况。通过温度调节系统4可以模拟高温环境。通过倾角调节机构1可以模拟井眼存在倾角的情况。通过环空增压系统5可以模拟高压环境。通过该扰动流体系统6可以模拟油、水以及气的扰动操作。最后可以通过窜气性能确定系统3以及声波检测系统7来确定固井性能。也即是，该固井性能确定装置可以营造出跟实际工况相符的实验环境并能确定出该工况下的固井性能。因而，该固井性能确定装置对于固井性能的研究以及指导现场固井作业均具有十分重要的意义。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种固井性能确定装置，其特征在于，所述固井性能确定装置包括：倾角调节机构(1)、实验平台机构(2)、窜气性能确定系统(3)以及温度调节系统(4)；

所述实验平台机构(2)包括岩壁管(21)、套管(22)、上封盖(23)以及下封盖(24)，所述岩壁管(21)的第一端与所述上封盖(23)密封接触，所述岩壁管(21)的第二端与所述下封盖(24)密封接触，所述套管(22)位于所述岩壁管(21)的内腔中且所述套管(22)的第一端与所述上封盖(23)密封连接、所述套管(22)的第二端与所述下封盖(24)密封连接，所述套管(22)与所述岩壁管(21)之间形成有环空，所述环空用于放置水泥浆；

所述上封盖(23)上设有与所述环空连通的第一窜气口(231)，所述下封盖(24)上设有与所述环空连通的第二窜气口(241)，所述窜气性能确定系统(3)的第一端与所述第一窜气口(231)连接，所述窜气性能确定系统(3)的第二端与所述第二窜气口(241)连接，所述窜气性能确定系统(3)用于确定固井性能；

所述温度调节系统(4)位于所述套管(22)的内腔中且所述温度调节系统(4)的第一端可拆卸式连接在所述上封盖(23)上，所述温度调节系统(4)的电气端用于与计算机设备连接，所述实验平台机构(2)固定在所述倾角调节机构(1)上，所述倾角调节机构(1)用于调节所述实验平台机构(2)的倾角。

2.如权利要求1所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述固井性能确定装置还包括环空增压系统(5)，所述上封盖(23)设有与所述环空连通的增压口(232)，所述环空增压系统(5)与所述增压口(232)连接。

3.如权利要求1所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述固井性能确定装置还包括扰动流体系统(6)，所述岩壁管(21)的第一端设有与所述环空连通的第一扰动流体口(211)，所述岩壁管(21)的第二端设有与所述环空连通的第二扰动流体口(212)，所述扰动流体系统(6)的第一端与所述第一扰动流体口(211)连接，所述扰动流体系统(6)的第二端与所述第二扰动流体口(212)连接。

4.如权利要求1所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述实验平台机构(2)还包括支撑釜体(25)，所述支撑釜体(25)套在所述岩壁管(21)的外侧，所述支撑釜体(25)的第一端与所述上封盖(23)密封接触，所述支撑釜体(25)的第二端与所述下封盖(24)密封接触。

5.如权利要求4所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述实验平台机构(2)还包括平台外壳(26)和偏心度调节件(27)，所述岩壁管(21)、套管(22)、上封盖(23)、下封盖(24)、支撑釜体(25)均位于所述平台外壳(26)内，所述偏心度调节件(27)的第一端穿过所述平台外壳(26)与所述支撑釜体(25)接触。

6.如权利要求5所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述实验平台机构(2)还包括活动调节件(28)，所述活动调节件(28)的第一端穿过所述平台外壳(26)和所述下封盖(24)与所述套管(22)的第二端连接。

7.如权利要求1所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述固井性能确定装置还包括声波检测系统(7)，所述声波检测系统(7)位于所述套管(22)的内腔中且与所述上封盖(23)连接，所述声波检测系统(7)的电气端用于与所述计算机设备连接。

8.如权利要求1所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述窜气性能确定系统(3)包括窜气提供模块(31)以及窜气性能确定模块(32)，所述窜气性能确定模块(32)的第一端与所述第一窜气口(231)连接，所述窜气提供模块(31)的第一端与所述第二窜气口(241)连接。

9.如权利要求8所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述窜气提供模块(31)包括第一压缩机(311)、第一储气罐(312)、第一泄压阀(313)、第一控制阀(314)以及第一过滤器(315)，所述第一压缩机(311)的供气口与所述第一储气罐(312)的进气口连接，所述第一储气罐(312)的第一出气口与所述第一泄压阀(313)连接，所述第一储气罐(312)的第二出气口与所述第一控制阀(314)的第一端连接，所述第一控制阀(314)的第二端与所述第一过滤器(315)的第一端连接，所述第一过滤器(315)的第二端与所述第二窜气口(241)连接。

10.如权利要求8所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述窜气性能确定模块(32)包括第一回压阀(321)、第一压力表(322)、气体测量机构(323)以及流量计(324)，所述第一回压阀(321)的第一端与所述第一窜气口(231)连接，所述第一回压阀(321)的第二端与所述第一压力表(322)的第一端连接，所述第一压力表(322)的第二端与所述流量计(324)的第一端连接，所述流量计(324)的第二端与所述气体测量机构(323)连接，所述气体测量机构(323)能够测量气体的体积。

11.如权利要求2所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述环空增压系统(5)包括第二压缩机(51)、第二储气罐(52)、第二泄压阀(53)、第二控制阀(54)、第二过滤器(55)、第三控制阀(56)以及第四控制阀(57)；

所述第二压缩机(51)的供气口与所述第二储气罐(52)的第一进气口连接，所述第二储气罐(52)的第一出气口与所述第二泄压阀(53)连接，所述第二储气罐(52)的第二出气口与所述第二控制阀(54)的第一端连接，所述第二控制阀(54)的第二端与所述第二过滤器(55)的第一端连接，所述第二过滤器(55)的第二端与所述第三控制阀(56)的第一端连接，所述第三控制阀(56)的第二端与所述增压口(232)连接，所述第二储气罐(52)的第二进气口与所述第四控制阀(57)的第一端连接，所述第四控制阀(57)的第二端与所述增压口(232)连接。

12.如权利要求3所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述扰动流体系统(6)包括扰动提供模块(61)以及扰动回收模块(62)，所述扰动提供模块(61)的第一端与所述第一扰动流体口(211)连接，所述扰动回收模块(62)的第一端与所述第二扰动流体口(212)连接。

13.如权利要求12所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述扰动回收模块(62)包括第二回压阀(621)、流体储罐(622)以及第三泄压阀(623)，所述第二回压阀(621)的第一端与所述第二扰动流体口(212)连接，所述第二回压阀(621)的第二端与所述流体储罐(622)的进口连接，所述流体储罐(622)的出口与所述第三泄压阀(623)连接。

14.如权利要求12所述的固井性能确定装置，其特征在于，所述扰动提供模块(61)包括油源罐(6101)、水源罐(6102)、第五控制阀(6103)、第六控制阀(6104)、注入泵(6105)、第七控制阀(6106)、第三压缩机(6107)、第三储气罐(6108)、第四泄压阀(6109)、第八控制阀(6110)、第三过滤器(6111)以及第九控制阀(6112)，所述油源罐(6101)的出口与所述第五控制阀(6103)的第一端连接，所述第五控制阀(6103)的第二端与所述注入泵(6105)的第一端连接，所述水源罐(6102)的出口与所述第六控制阀(6104)的第一端连接，所述第六控制阀(6104)的第二端与所述注入泵(6105)的第一端连接，所述注入泵(6105)的第二端与所述第七控制阀(6106)的第一端连接，所述第七控制阀(6106)的第二端与所述第一扰动流体口(211)连接；

所述第三压缩机(6107)的供气口与所述第三储气罐(6108)的进气口连接，所述第三储气罐(6108)的第一出气口与所述第四泄压阀(6109)连接，所述第三储气罐(6108)的第二出气口与所述第八控制阀(6110)的第一端连接，所述第八控制阀(6110)的第二端与所述第三过滤器(6111)的第一端连接，所述第三过滤器(6111)的第二端与所述第九控制阀(6112)的第一端连接，所述第九控制阀(6112)的第二端与所述第一扰动流体口(211)连接。

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