CN1317482C - 射孔器检验装置 - Google Patents
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本发明涉及一种模拟地层条件的射孔器检验方法及检验装置，能够解决目前射孔器不能在井下射孔条件下检测从而得不到符合实际情况的结果的缺点。一种射孔器检验方法，在地面模拟井下射孔地层上覆压力、射孔地层孔隙压力和井筒压力以及温度环境，将射孔器置于该环境下进行射孔效果检验，并提供了能按井下实际值控制这些压力和温度参数的相应的检验射孔器射孔结果的装置。本发明具有既方便射孔器操作又能准确地得到射孔结果的优点。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种射孔器检验方法及用于该检验方法的装置，特别是涉及一种模拟地层条件的射孔器检验方法及用于该检验方法的装置。
二、背景技术：
在现有射孔器射孔效果检验技术中，检验射孔器射孔效果的方法是在地面常温常压条件下，将射孔器对准目标靶—环形混凝土靶进行射孔，然后打开环形混凝土靶检测射孔器的穿孔性能。由于该方法用混凝土靶模拟地层介质，容易受到混凝土靶的配置误差的影响，并且地面与井下客观条件差异很大，结果造成地面检测结果与井下实际应用差距甚远，其结果不能真实反映射孔器在井下的实际应用效果，因此不能合理选择射孔器及评定射孔效果。
三、发明内容：
本发明的目的在于提供一种射孔器检验方法及用于该检验方法的装置，使其能模拟射孔器在地下的使用条件，准确选择射孔器和射孔条件。
本发明的目的是这样实现的：
如图1所示，射孔器在地下井筒对地层射孔时，射孔射流45受到井筒内压力P1、地层孔隙压力P2和地层上覆压力P3及地层温度的影响，因此射孔器射孔时的结果会因这些条件的不同而不同。本发明采用的检验方法是在地面模拟射孔器在井下的使用环境，即实际的井下温度和井下三个压力：井筒内压力P1、地层孔隙压力P2和地层上覆压力P3时，在此环境下对射孔器射孔效果进行检验；并且由于地层条件不同，射孔器受到的井筒压力与地层压力相比会出现三种情况：即井筒压力大于、等于、小于射孔地层压力，因此可以调整压力参数，使其与实际情况相符。该方法能直观、真实地反映在一定压力和温度条件下的射孔性能和效果，这在现有的射孔器检验方法中无法达到。
一种射孔器检验方法，在地面模拟井下射孔地层上覆压力、射孔地层孔隙压力和井筒压力以及温度，将射孔器置于该环境下进行射孔效果检验。压力条件可为正压、负压、平衡压力条件下，即井筒中压力大于、等于、小于射孔地层压力条件下，射孔器于该环境下进行射孔效果检验。
为使用上述方法检验射孔器的射孔效果，发明了采用该方法使用的检验装置。全套装置由射孔器检验釜体、温度控制系统和压力控制系统、引爆器组成。射孔器检验釜体包括筒体2、射孔器4、靶体组件7、夹套9上下密封件，筒体2与其上端的上密封头27、压环1和下端的下密封头10、压环20形成一个耐高压的容器，温度传感器13装于上密封头27内，其引线28和射孔器点火引线29通过上密封头27和压环1出来分别与温度控制系统和引爆器相连，靶体组件7的上密封堵头21将容器分成上下两部分，上部：射孔器4靠其支架架在支承套5上，悬挂正中(即射孔器(4)悬挂在支承套(5)正中)，上部的空间构成井筒压力仓3，由井筒加压过桥6与压力控制系统连接，为其提供压力；下部正中装配着靶体组件7，靶体外钢套22座在靶体下堵头24上，内衬靶体橡胶套23，上端通过靶体悬挂压帽总承26固定靶体，靶体组件7中的环空构成地层孔隙压力仓，通过压力过桥11与压力控制系统连接，为其提供压力；靶体组件7外环空为上覆压力仓8，通过压力过桥12与压力控制系统连接，为其提供压力；筒体2外壁连接夹套9，中间形成的空腔供传热介质使用。其上有上接口17、下接口18，下端有放油口19，射孔器检验釜体和夹套由上法兰14、夹套中法兰15、夹套下法兰16固定。
筒体内部为上大下小(即筒体(2)内部为：上部内径大于中部内径，中部内径大于下部内径)，筒体夹套下端连接出油口19，便于放完夹套内的加热介质。夹套9和筒体2间还设有加强筋。靶体组件与筒体内部设有加强筋。
温度控制系统由介质储存设备、加热设备、温度控制器组成，温度控制器与射孔器检验釜体温度检测元件和加热设备连接。加温时由传热介质经加热设备加热后进入射孔器检验釜体加热后再出来完成循环。为便于及时降温，在加热设备后连接降温设备，冷却时启动降温设备，传热介质经降温设备降温后进入射孔器检验釜体，对射孔器检验釜体降温后再出来完成循环。为便于控制温度，加热设备最好采用电加热器作为加热源，由温度控制器控制在设定温度上。射孔釜体内介质温度控制是由连接测温元件的温度控制器通过对加热器中的多组电加热元件的通断操作来实现的，在升温过程中，控制系统根据所测的介质温度与设定温度的差值自动投入一组或多组电加热器以达到最佳的升温和恒温过程。较高温度的控制采用导热油作为传热介质，较低温度时用水作为传热介质。
压力控制系统包括压力提供和控制，压力由超高压泵输入液体提供，各压力进口管路上分别装有压力检测元件和压力控制器，至设定压力时自动停止加压。管路上还设有排房阀，超压可自动泄压，确保压力控制准确和超压时的安全。
根据已有技术，本套装置还可将检测、控制的各个参数的采集、输送通过数据转换，进行计算机全自动控制和整个数据和流程的直观显示。整套装置的操作可集中到一个操作台上。
由于本发明射孔器射孔方法及装置，将射孔器置于模拟的实际使用环境中使用，并提供了相应的装置，因此既方便射孔器操作又能准确地得到射孔器的射孔效果。
四、附图说明：
图1为射孔器井下射孔状态示意图；
图2为射孔器检验釜体结构示意图；
图3为射孔器检验装置系统原理图。
五、具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明的方法及装置作详细的说明。
全套装置由射孔器检验釜体、温度控制系统和压力控制系统、引爆器组成。由图2中所见，射孔器检验釜体包括筒体2、射孔器4、靶体组件7、夹套9、下密封件，筒体2与其上端的上密封头27、压环1和下端的下密封头10及压环20形成一个耐高压的容器，温度传感器13装于上密封头27内，其引线28和射孔器点火引线29通过上密封头27和压环1出来分别与温度控制系统和引爆器相连，靶体组件7的上密封堵头21将容器分成上下两部分，上部射孔器4靠其支架架在支承套5上，悬挂正中(即射孔器(4)悬挂在支承套(5)正中)，上部的空间构成井筒压力仓3，由井筒加压过桥6与压力控制系统连接，为其提供压力，加压加桥6由夹套密封座总承25支衬；下部正中装配着靶体组件7，靶体外钢套22座在靶体下堵头24上，内衬靶体橡胶套23，上端通过靶体悬挂压帽总承26固定靶体，靶体组件7中的环空构成地层孔隙压力仓，通过压力过桥11与地层孔隙压力提供系统连接，为其提供压力；靶体组件7外环空为上覆压力仓8，通过压力过桥12与压力提供系统连接，为其提供压力；筒体2外壁连接夹套9，中间形成的空腔供传热介质使用，其上有上接口17、下接口18，下端有放油口19，射孔器检验釜体和夹套由上法兰14、夹套中法兰15、夹套下法兰16固定。
如图3所示，压力控制系统由超高压泵43连接加压阀40，电磁控制阀42而成，分别与射孔器检验釜体的井筒加压过桥6、压力过桥12、压力过桥11相连，压力进口管路上分别装有压力检测元件41和排放阀，压力检测元件41与压力控制器相连，由空气压缩机44提供气源，可确保压力控制准确和超压时的安全。射孔检验釜体内三个压力仓室的三个压力可相互独立，也可相互联通，分别模拟井下的三种压力，即井筒压力P1、地层孔隙压力P2和地层上覆压力P3。射孔检验釜体内的压力控制则是根据被测压力与设定压力相比较后控制超高压泵及加压阀的启闭来实现的。装置加压时，通过超高压泵向射孔釜体注入液体，到达设定压力时，停止输液，维持压力。
温度控制系统分加热回路、冷却回路和温度控制器，回路的转换是通过电动三通阀的切换来实现的。加热回路为：高位油箱30低端经补油泵37与低位油箱38连接、底部与油气分离器31下部连接，另一侧高端与低位油箱38顶部连接，油气分离器31底端连接循环泵33后接有多组电加热元件的加热器36经通路转换开关35一路与进口18直接相连，另一路经热交换器34管程后与进口18相连，射孔器检验釜体出口17与油气分离器8上部相连，油气分离器31上部与高位油箱30相连。冷却回路为：热交换器34壳程一端与冷却塔39相连，另一端经泵与水箱32相连，水箱32与冷却塔39相连。导热油在系统中的流动是依靠循环油泵33来实现的。油气分离器中的导热油经循环油泵33加压后通过加热器36加热，由进口18进入射孔釜体夹套，对射孔器检验釜体加热后从出口17出来到油气分离器31，完成整个循环。反之试验装置降温时，先停止电加热器36，导热油通路转入热交换器34与水换热，降温后输入进口18进入射孔器检验釜体夹套，使射孔釜体降温。射孔器检验釜体内介质温度控制是由连接测温元件的温度控制器通过对加热器中的多组电加热元件的通断操作来实现的，在升温过程中，控制系统根据所测的介质温度与设定温度的差值自动投入一组或多组电加热器以达到最佳的升温和恒温过程。
试验时将靶体组件7、中间密封堵头21、带射孔器4的上密封头27、压环1依次吊装入射孔器检验釜体容器内并用上压环1压紧密封，将温度传感器引线29连到温度控制器上，然后用导热油通过夹套进行升温，当达到设定温度后，停止加热，恒温。再根据要求由压力控制系统对上覆压力、孔隙压力和井筒压力进行加压。保温到设定的时间后按动引爆器起爆射孔器射孔，然后将靶体组件取出，对靶体进行开靶检测，对射孔后的状态进行测定，测得射孔器在该条件下的射孔结果。在设定的温度环境下，变换上覆压力、孔隙压力和井筒压力的值，检验各种型号射孔器在正压、负压或平衡压力条件下的射孔性能。
在设定的温度环境下，还可检验各种型号射孔器在正压、负压或平衡压力条件下射孔对射孔地层渗透率的影响。
首先对岩心靶的原始渗透率进行测定，完成后将其同岩心靶组件7组装在一起、然后将岩心靶组件7、带射孔器的上密封头27、压环1依次吊装入射孔试验容器内并用上压环1压紧密封，然后进行升温，当达到设定温度后，再进行加压，按要求保持上覆压力、孔隙压力和井筒压力。保温到设定的时间后起爆射孔器射孔，射孔后按照设计要求调整上覆压力、孔隙压力和井筒压力，然后对射孔后的岩心靶的渗透率进行定量检测。
Claims (9)
1.一种射孔器检验装置，其特征在于：由射孔器检验釜体、温度控制系统和压力控制系统、引爆器组成，射孔器检验釜体包括筒体(2)、射孔器(4)、靶体组件(7)、夹套(9)上下密封件，筒体(2)与其上端的上密封头(27)、压环(1)和下端的下密封头(10)、压环(20)形成一个容器，温度传感器(13)装于上密封头(27)内，其引线(28)和射孔器点火引线(29)通过上密封头(27)和压环(1)出来分别与温度控制系统和引爆器相连，靶体组件(7)的上密封堵头(21)将容器分成上下两部分，上部：射孔器(4)靠其支架架在支承套(5)上，射孔器(4)悬挂在支承套(5)正中，上部的空间构成井筒压力仓(3)，由井筒加压过桥(6)与压力控制系统连接；下部正中装配着靶体组件(7)，靶体外钢套(22)座在靶体下堵头(24)上，内衬靶体橡胶套(23)，上端通过靶体悬挂压帽总承(26)固定靶体，靶体组件(7)中的环空构成地层孔隙压力仓(2)，通过压力过桥(11)与压力控制系统连接；靶体组件(7)外环空为上覆压力仓(8)，通过压力过桥(12)与压力控制系统连接；筒体(2)外壁连接夹套(9)，中间形成的空腔供传热介质使用，其上有上接口(17)、下接口(18)，射孔器检验釜体和夹套由上法兰(14)、夹套中法兰(15)、夹套下法兰(16)固定。
2.根据权利要求1所述的射孔器检验装置，其特征在于：筒体(2)内部为：上部内径大于中部内径，中部内径大于下部内径。
3.根据权利要求1或2所述的射孔器检验装置，其特征在于：筒体夹套(9)下端连接出油口(19)。
4.根据权力要求1或2所述的射孔器检验装置，其特征在于：温度控制系统由介质储存设备、加热设备、温度控制器组成，温度控制器与射孔器检验釜体温度检测元件和加热设备连接。
5.根据权力要求3所述的射孔器检验装置，其特征在于：温度控制系统由介质储存设备、加热设备、温度控制器组成，温度控制器与射孔器检验釜体温度检测元件和加热设备连接。
6.根据权力要求1或2所述的射孔器检验装置，其特征在于：压力控制系统包括压力提供和控制，压力由超高压泵输入液体提供，各压力进口管路上分别装有压力检测元件和压力控制器。
7.根据权力要求3所述的射孔器检验装置，其特征在于：压力控制系统包括压力提供和控制，压力由超高压泵输入液体提供，各压力进口管路上分别装有压力检测元件和压力控制器。
8.根据权力要求4所述的射孔器检验装置，其特征在于：压力控制系统包括压力提供和控制，压力由超高压泵输入液体提供，各压力进口管路上分别装有压力检测元件和压力控制器。
9.根据权力要求5所述的射孔器检验装置，其特征在于：压力控制系统包括压力提供和控制，压力由超高压泵输入液体提供，各压力进口管路上分别装有压力检测元件和压力控制器。
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