CN202417474U

CN202417474U - 一种复合式模拟试验油井

Info

Publication number: CN202417474U
Application number: CN2012200085858U
Authority: CN
Inventors: 朱富林; 王今宇; 刘玉文; 赵峰; 刘卫红; 郑亮; 陈健; 李彪; 曹建; 周贺; 曲玉辰; 姜韦韦; 王斌; 周坤; 王昊; 沈闽; 杨晓莉; 于俊梅
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-10

Abstract

本实用新型涉及到一种复合式模拟试验油井，其包括：底部封闭的模拟井筒，套设于模拟井筒内的试验套管，试验套管的顶部密封支撑在所述模拟井筒上，通过第一法兰盘将试验套管与模拟井筒可拆卸地密封固定连接；封隔器设置在所述试验套管内，且封隔器的上部与第二法兰盘相连接，第二法兰盘与所述第一法兰盘可拆卸地密封固定连接；所述模拟井筒上设有试验介质入口和卸荷通道，且在所述模拟井筒的外部设有加热装置。本实用新型可用于石油井下温度、压力、液体介质等环境的真实模拟，能通过一个模拟井筒更换不同尺寸套管，可全覆盖检测不同型号井下工具及密封元件模拟试验装置，且结构简单，效果安全，大大降低了该类模拟试验装置的投资成本。

Description

一种复合式模拟试验油井

技术领域

本实用新型是关于一种试验油井，尤其是一种由外井筒和设置在外井筒内的套管构成的双层结构的复合式模拟试验油井，其模拟油井环境，特别适用于对油田井下工具及密封元件进行模拟试验测试。

背景技术

目前，随着油田油井不断加深，导致采油条件更加困难。油井温度升高、压力增大，对井下工具及密封元件要求也向高温、高压方向发展。根据新型井下工具及密封元件的研发要求，对其进行模拟井下条件进行试验，是验证新型井下工具及密封元件性能的必须流程。模拟试验井是对井下工具及密封元件进行检测的必备条件，在已有技术中，公知的模拟试验井都采用单层结构，井筒即为试验套管，往往一种型号的井下工具及密封元件对应一种尺寸的模拟试验井，建设成本高，系统结构复杂，不具有先进性。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本实用新型的复合式模拟试验油井，以提供一种能检测不同型号的井下工具及密封元件可靠性的模拟试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能复合式模拟试验油井，尤其是一种具有井筒和套管双层结构、且所述套管可更换，能用于检测不同型号井下工具及密封元件工作可靠性的复合式模拟试验油井。

为此，本实用新型提出一种复合式模拟试验油井，包括：底部封闭的模拟井筒，套设于所述模拟井筒内的试验套管，所述试验套管的顶部密封支撑在所述模拟井筒上，通过第一法兰盘将所述试验套管与所述模拟井筒可拆卸地密封固定连接；封隔器设置在所述试验套管内，且所述封隔器的上部与第二法兰盘相连接，所述第二法兰盘与所述第一法兰盘可拆卸地密封固定连接；所述模拟井筒上设有试验介质入口和卸荷通道，且在所述模拟井筒的外部设有加热装置。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述加热装置具有套设并固定在所述模拟井筒外部的加热套筒，所述加热套筒上设有导热油入口和出口，固定在所述加热套筒上、并延伸至所述加热套筒内部的加热棒。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述加热套筒内还设有冷却盘管，所述冷却盘管的一端与设置在加热套筒上部的冷却水出口相连接，另一端与设置在加热套筒下部的冷却水入口相连接。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述加热套筒上设有一开口，液位检测尺自该开口伸入所述加热套筒内。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述封隔器下部设置的封隔器胶筒能将所述模拟试验油井分隔为：由试验套管、封隔器胶筒、第一法兰盘、第二法兰盘构成的上腔；由模拟井筒、试验套管、构成的下腔。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述模拟井筒的上部设有与第一安全阀相连接、贯通所述模拟井筒侧壁的第一卸荷通道；所述第一法兰盘上设有与第二安全阀相连接的第二卸荷通道，所述第二卸荷通道贯通所述第一法兰盘和试验套管的侧壁。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述模拟井筒的上部设有下打压口，所述第一法兰盘上设有上打压口，所述上打压口与所述试验套管的中心孔相连通。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述试验套管的顶部设有能支撑在所述模拟井筒上的一环凸缘，所述凸缘的底面设有一环凹槽，所述凹槽内嵌设有密封环，所述密封环为双锥环，其密封角度为30度～45度。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述模拟井筒的下端设有延伸至所述下腔内的第一温度传感器套管，所述第二法兰盘上设有延伸至所述上腔内的第二温度传感器套管，所述第一温度传感器套管、第二温度传感器套管内分别容置有温度传感器。

如上所述的复合式模拟试验油井，其中，所述第二法兰盘上固定有短接，所述封隔器通过螺纹与所述短接固定连接。

本实用新型的优点和特点是：

本实用新型提出的复合式模拟试验油井能够通过更换不同型号的试验套管可用于检测不同型号井下工具——封隔器及密封元件，本实用新型克服了公知技术存在的模拟试验油井结构复杂、投资成本高等方面的问题。

本实用新型的复合式模拟试验油井可用于石油井下温度、压力、液体介质等环境的真实模拟。而且，本实用新型能通过一个模拟井筒更换不同尺寸套管，可全覆盖检测不同型号井下工具及密封元件模拟试验装置。该油浸模拟试验装置结构简单，效果安全，大大降低了该类模拟试验装置的投资成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1为本实用新型的复合式模拟试验油井的结构示意图。

附图标号：

1、底座 2、模拟井筒 3、第一温度传感套管 4、导热油入口

5、冷却水入口 6、加热棒 7、加热套筒 8、冷却水出口

9、加热棒入口 10、第一安全阀 101、第一卸荷通道 11、第二安全阀

111、第二卸荷通道 12、试验套管 13、凸缘 14、第一法兰盘

15、第二法兰盘 16、短接 17、第二温度传感套管 18、密封垫

19、密封环 20、上打压 21、下打压 22、液位检测尺

23、上腔 24、封隔器 25、封隔器胶筒 26、冷却盘管

27、导热油出 28、下腔 29、试验介质入口

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

图1为本实用新型的复合式模拟试验油井的结构示意图。

如图所示，本实用新型提出的复合式模拟试验油井包括：底部封闭的模拟井筒2，套设于所述模拟井筒2内的试验套管12，所述试验套管12的顶部密封支撑在所述模拟井筒2上，通过第一法兰盘14将所述试验套管12与所述模拟井筒2可拆卸地密封固定连接。封隔器24设置在所述试验套管12内，且所述封隔器的上部通过短接16与第二法兰盘15固定连接，所述第二法兰盘15通过螺栓与所述第一法兰盘14可拆卸地密封固定连接。所述模拟井筒2上还设有试验介质入口29和卸荷通道，且在所述模拟井筒2的外部设有加热装置。

所述卸荷通道包括第一卸荷通道101和第二卸荷通道111，其中，所述第一卸荷通道101设置在模拟井筒2的上部，第一安全阀10设置于第一卸荷通道101。第二卸荷通道111设置在第一法兰盘14上，并与第二安全阀11相连接，所述第二卸荷通道111贯通第一法兰盘14和试验套管12的侧壁，与所述试验套管12相连通。

此外，所述封隔器24下部设置的封隔器胶筒25能将所述模拟试验油井分隔为：由试验套管12的内壁、封隔器胶筒25的上部、第二法兰盘15底部、第一法兰盘14侧壁构成的上腔23，由模拟井筒2的内周与试验套管12的外壁及底部构成的下腔28。

进一步地，所述模拟井筒2的上部设有与加压装置相连接的下打压口21，该下打压口21与下腔28相连通；所述第一法兰盘14上设有与加压装置相连接的上打压口20，所述上打压口20与所述试验套管12的中心孔相连通。

其中，所述第二法兰盘15上固定有短接16，所述封隔器24通过螺纹与所述短接16固定连接。

如图1所示，在一个具体的实施例中，所述试验套管12的顶部设有能支撑在所述模拟井筒2上的一环凸缘13，所述凸缘13的底面设有一环凹槽，所述凹槽内嵌设有密封环19，所述密封环19可以采用双锥环，其密封角度为30度～45度。

另外，所述模拟井筒2的下端设有延伸至所述下腔28内的第一温度传感器套管3，所述第二法兰盘15上设有延伸至所述上腔23内的第二温度传感器套管17，所述第一温度传感器套管3、第二温度传感器套管17内分别容置有温度传感器。所述第一、第二温度传感器套管3、17内设置的检测器可以包括：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTDS)或者IC温度传感器。该些部件均可与加热系统相连接。

一个可行的技术方案是，所述加热装置具有套设并固定在所述模拟井筒2外部的加热套筒7，所述加热套筒7上设有导热油入口4和导热油出口27，以及固定在所述加热套筒7上、并延伸至所述加热套筒7内部的加热棒6。如图1所示，所述加热棒6可以自加热套筒7上设置的加热棒入口9插入加热套筒7内部，但并不限于加热棒6，也可以自加热棒入口9插入加热板或加热管。

为了当完成试验后，介质能尽快冷却，在所述加热套筒7内还设有冷却盘管26，所述冷却盘管26的一端与设置在加热套筒7上部的冷却水出口8相连接，另一端与设置在加热套筒7下部的冷却水入口5相连接。

此外，在所述加热套筒7上还设有一开口，液位检测尺22自该开口伸入所述加热套筒7内，以便检测加热套筒7内注入的导热油油量。在所述加热套管7的外部可以覆盖保温层，以提高加热效率。

本实用新型的上述试验介质入口29、上打压口20、下打压口21、短接(工具中心管打压口)16、第一安全阀10、第二安全阀11均可与加压系统(高压泵)连接。

本实用新型提出的复合式模拟试验油井的工作原理是：

首先，根据进行试验的封隔器24的型号选定试验套管12，将选定的试验套管12置入模拟井筒2内，所述模拟井筒2的底部固定在一底座1上，在所述模拟井筒2的上开口端设置密封环19，优选采用能耐高温的双锥金属密封环，并将试验套管12的凸缘13底面的凹槽卡合于所述密封环19。将第一法兰盘14盖合于所述凸缘13和模拟井筒2，且在第一法兰盘14和凸缘13的接触面间设置耐高温的金属密封垫18，通过螺栓将第一法兰盘14与模拟井筒2密封固定连接。将试验工具封隔器24的上部与第二法兰盘15上设置的短接16连接到一起(如通过螺纹连接)，并将封隔器24下入到试验套管12内，在第一法兰盘14和第二法兰盘15的接触面间设置所述密封垫18，通过螺栓将第二法兰盘15与第一法兰盘14密封固定连接。将第一法兰盘14、模拟井筒以及加热套筒7与各加压、排气管线及传感线路连接好，并将各安全阀、加热棒6、检测尺等与模拟试验油井连接固定，开始试验。通过试验检测井下工具封隔器的工作性能，检测封隔器密封件的耐温性能、承压性能、耐介质性能等。

初始加油排气流程

循环泵将柴油介质从试验介质入口29进入模拟井筒2，柴油介质(并不限于该介质，高温试验可使用其它导热油介质)通过下腔28进入试验套管12内，由上腔23的溢流口(此时，上打压口20起到溢流口的作用)排出；然后闭溢流口(上打压口20)，让压力升至1MPa左右，打开第二安全阀(卸荷阀)11，反复2-3次；停泵泄压，完成了排除井筒内空气作业。进入下一步操作。

加温流程

循环泵将导热油从导热油入口4进入加热套筒7，通过液位检测尺进行检测，当达到指定的液面高度时停泵。根据需要，可以在加热套筒7内设置多根加热棒6(根据实验实际工况计算加热功率，选择加热棒型号及根数)。加热棒6通电加热，根据实际生产中井下的温度设定试验温度130℃(不超过规定使用温度)。加热棒6开始工作，由设置在第一温度传感套管3及第二温度传感套管17内的温度传感器将检测到的温度实时传到给温度控制系统。当加热到设定温度，并且模拟井筒2的进出口温度趋于平衡，即第一温度传感套管3和第二温度传感套管17所检测到的温度接近时，进入恒温过程。系统加热过程完成，进行下一步操作。

封隔器打压座封流程：

设定好封隔器座封压力值，从短接16向座封工具-封隔器24加压，封隔器液压座封，封隔器胶筒25将试验套管12分隔成上腔23和下腔28。加压到达设定值后，进入保压过程；经过规定的保压时间后，自动泄压，打压完成。

上腔打压流程

对上腔23加压，设定好压力值；高压泵开始工作，通过上打压口20对上腔23进行加压，加压到设定值后进入保压过程；保压时间完成后，自动泄压，上腔打压完成。完成对封隔器胶筒25的耐上压能力检测。

下腔打压流程

对下腔28加压，设定好压力值；高压泵开始工作，压力通过下打压口21进入模拟井筒2内，到达设定值后进入保压过程；保压时间完成后，自动泄压，打压完成。完成对隔器胶筒25的耐下压能力检测。

井筒排油冷却流程

完成上述各项检测工作后，加热棒6断电。开启排油冷却开关，冷却水从冷却水入口5经冷却盘管26从冷却水出口8排出，从而对加热套筒7内的导热油进行冷却。当导热油冷却到设定好的温度，打开导热油出口27将导热油排回到油箱，试验结束。

在上述试验过程中，通过本实用新型的复合式模拟试验油井能够采集到座封压力、试验温度、试验压力等各项试验数据，从而能获得井下工具封隔器的工作性能，检测封隔器密封件的耐温性能、承压性能、耐介质性能等。

当需要更换被检测封隔器24的型号时，只需更换试验套管12，使其的型号(内径)与被检测封隔器24相匹配即可，从而能在高温、高压下，用本实用新型的一个模拟井筒2通过更换不同尺寸的试验套管12，就可完成对不同型号的井下工具及密封元件的检测，大大降低了该类模拟试验装置的投资成本。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种复合式模拟试验油井，其特征在于，所述复合式模拟试验油井包括：底部封闭的模拟井筒，套设于所述模拟井筒内的试验套管，所述试验套管的顶部密封支撑在所述模拟井筒上，通过第一法兰盘将所述试验套管与所述模拟井筒可拆卸地密封固定连接；封隔器设置在所述试验套管内，且所述封隔器的上部与第二法兰盘相连接，所述第二法兰盘与所述第一法兰盘可拆卸地密封固定连接；所述模拟井筒上设有试验介质入口和卸荷通道，且在所述模拟井筒的外部设有加热装置。

2.如权利要求1所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述加热装置具有套设并固定在所述模拟井筒外部的加热套筒，所述加热套筒上设有导热油入口和出口，固定在所述加热套筒上、并延伸至所述加热套筒内部的加热棒。

3.如权利要求2所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述加热套筒内还设有冷却盘管，所述冷却盘管的一端与设置在加热套筒上部的冷却水出口相连接，另一端与设置在加热套筒下部的冷却水入口相连接。

4.如权利要求2所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述加热套筒上设有一开口，液位检测尺自该开口伸入所述加热套筒内。

5.如权利要求1所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述封隔器下部设置的封隔器胶筒能将所述模拟试验油井分隔为：由试验套管、封隔器胶筒、第一法兰盘、第二法兰盘构成的上腔；由模拟井筒、试验套管、构成的下腔。

6.如权利要求1或5所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述模拟井筒的上部设有与第一安全阀相连接、贯通所述模拟井筒侧壁的第一卸荷通道；所述第一法兰盘上设有与第二安全阀相连接的第二卸荷通道，所述第二卸荷通道贯通所述第一法兰盘和试验套管的侧壁。

7.如权利要求1或5所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述模拟井筒的上部设有下打压口，所述第一法兰盘上设有上打压口，所述上打压口与所述试验套管的中心孔相连通。

8.如权利要求1所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述试验套管的顶部设有能支撑在所述模拟井筒上的一环凸缘，所述凸缘的底面设有一环凹槽，所述凹槽内嵌设有密封环，所述密封环为双锥环，其密封角度为30度～45度。

9.如权利要求5所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述模拟井筒的下端设有延伸至所述下腔内的第一温度传感器套管，所述第二法兰盘上设有延伸至所述上腔内的第二温度传感器套管，所述第一温度传感器套管、第二温度传感器套管内分别容置有温度传感器。

10.如权利要求1所述的复合式模拟试验油井，其特征在于，所述第二法兰盘上固定有短接，所述封隔器通过螺纹与所述短接固定连接。