CN204098906U - 堵漏反向承压测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种堵漏反向承压测定装置，其包括：支撑架、竖直设置在支撑架上的承压筒和容纳于承压筒内并与承压筒侧壁密封贴合的待测堵漏层，所述承压筒上端设进料口，下端设置下加压口，所述承压筒由透明材料制成。该装置还包括下加压口相接的注液泵和压力表。本实用新型主要涉及石油工程领域对漏失地层进行的封堵效果评价，能够在相应的温度和压力下对砂床型模拟地层进行封堵实验，从而对漏失地层封堵过程和封堵层的抗返吐能力进行评价。

Description

堵漏反向承压测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种堵漏反向承压测定装置。

背景技术

在室内条件下，有效模拟地层条件并直观观察堵漏浆对漏失地层的封堵过程，尤其是能够对封堵层承压能力和抗返吐能力进行客观的测定评价，可大幅度提高室内实验结果对现场堵漏施工的指导能力。国内外用于堵漏实验的仪器和装置较多，该类装置只能对封堵层正向承压能力进行评价，无法对封堵层进行反向承压能力的实验评价，并且没有能够直接观察堵漏承压过程并对封堵层反向承压能力进行评价的相关专利和文献报道。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种堵漏反向承压测定装置。使用该装置可以进行反向承压模拟实验，并能够得到评价封堵层承压能力和抗返吐能力所需要的数据。

在一种实施例中，堵漏反向承压测定装置包括：支撑架；反向承压模拟组件，包括竖直设置在支撑架上的承压筒和容纳于承压筒内并与承压筒侧壁密封贴合的待测堵漏层，所述承压筒上端设进料口，下端设置下加压口，所述承压筒由透明材料制成；加压组件，包括均与下加压口相接的注液泵和压力表。

在一种实施例中，所述承压筒上端设置定压泄压阀和能启闭的上加压口，所述加压组件还包括与上加压口和下加压口不同时接通的充气机构，所述注液泵与下加压口之间设置阀门。

在一种实施例中，所述待测堵漏层是由河砂、堵漏液的混合物或河砂、石子、堵漏液的混合物硬化而成，河砂以及河砂与石子的粒径组合对应于需要模拟的地层裂缝的宽度。

在一种实施例中，粒径组合范围为1～80目筛分离的所述河砂用来模拟含有0.05～1mm范围宽度内的裂缝地层，粒径组合范围为1～10目筛分离的所述河砂与粒径直径为10～30mm的所述石子的组合用来模拟含有1～1.5mm宽度范围的裂缝地层。

在一种实施例中，所述承压筒下端设能启闭的导流管，侧壁上设有沿竖直方向排列的水平刻度线，所述进料口设置为能启闭的进料口；所述堵漏反向承压测定装置还包括温度模拟组件，包括围绕所述承压筒的加热机构和延伸到承压筒内的测温机构。

在一种实施例中，所述加热机构包括容纳承压筒的浴水箱和与浴水箱相接的循环热水供应机构。

在一种实施例中，所述堵漏反向承压测定装置还包括导流管下方的用于容纳来自所述承压筒的堵漏液的量筒。

在一种实施例中，在所述导流管连接承压筒一端的管口上设置过滤机构。

在一种实施例中，在所述过滤机构为钢丝滤网。

在一种实施例中，在所述注液泵为容积式水泵。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明一种实施方式的堵漏反向承压测定装置的装配示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1示意性地显示了该堵漏承压测定装置的一种实施例。在本实用新型中，该堵漏承压装置包括支撑架70、设置在支撑架70上的反向承压模拟组件10和与反向承压模拟组件10相接的加压组件50。反向承压模拟组件10可以模拟地层裂缝堵漏后的环境，加压组件50给反向承压模拟组件10注入测试液。

反向承压模拟组件10包括承压筒11。在本实施例中，该承压筒11包括竖直设置的透明筒体12和与筒体12下端密封固定的下端盖14。优选地，筒体12为圆筒。筒体12由耐高压的有机玻璃或人造水晶制成。筒体12的上端开口为进料口15。下端盖14设置下加压口16。优选地，下加压口16向下延伸，成管状。

反向承压模拟组件10还包括放置在所述筒体12内的待测堵漏层20。优选地，待测堵漏层20为圆柱体。待测堵漏层20与筒体12内壁密封接合。

加压组件50包与下加压口16连接的压力表54。优选地，压力表54为液压表。

加压组件50还包括与下加压口16连接的注液泵51。注液泵51包括测试液和与加压口和测试液均相连的注液泵51。优选地，注液泵51为容积式水泵，例如齿轮泵或螺杆泵，这样选择的好处在于升压容易调节，升压均匀，从而得到的试验数据更准确。优选地，测试液为加入鲜艳颜料的液体，这种设计更容易观测到测试液的液面。开启注液泵51，测试液以一定的压力注入下加压口16。优选地，注液泵51、压力表54和下加压口16之间设置三通连接件55，这样设置能降低下端盖14的制造难度。

反向承压模拟试验时，先将待测堵漏层20密封置于承压筒11内。然后打开，打开注液泵51，注液泵51给测试液注入下加压口16。这时，测试液对待测堵漏层20施加一个向上的压力，随着注液泵51的继续工作，这个压力越来越大。直到承压筒11内测试液的液面突然快速上升，表明封堵层被破坏，记录该时刻压力表54的读数。这样就测得了待测堵漏层20在大气压下能承受的最大反向压强的数据。

在本实施例中，承压筒11上端设置可装卸的上端盖13。上端盖13与筒体12能密封接合，上端盖13与筒体12接合处为承压筒11的进料口15。上端盖13设置定压泄压阀18和能启闭的上加压口17。在定压泄压阀18上设定一个压力值，当承压筒11内的气压大于等于该设定气压时，定压泄压阀18开启泄压。加压组件50还包括与上加压口17和下加压口16不同时连接的充气机构53。所述注液泵51与三通连接件55之间设置阀门，为区别其他阀门，该阀门称为注液阀52。

另一种反向承压模拟试验。将待测堵漏层20密封置于承压筒11内，关闭注液阀52，在定压泄压阀18上设定一个试验压力值。打开上加压口17，然后将充气机构53接到上加压口17，开启充气机构53，充气机构53向上加压口17充入气体，承压筒11内的待测堵漏层20上方气压升高，直到气压升高到试验压力值，定压泄压阀18打开，这时关闭充气机构53和上加压口17。将充气机构53连接到下加压口16，启动充气机构53，充气机构53向承压筒11内的待测堵漏层20下方加压，压力持续升高，直到定压泄压阀18打开的瞬间，这时，待测堵漏层20被破坏，记录该时刻压力表54的读数。这样就测得了待测堵漏层20在试验压力值下能承受的最大反向压强的数据。

在本实施例中，砂子或石子从进料口15灌入承压筒11形成圆柱型砂床。将堵漏液从进料口15灌入，堵漏液渗入砂床。经一段时间，砂床渗入了堵漏液的部分硬化，形成待测堵漏层20。砂床中砂子或石子之间的缝隙可以模拟地层裂缝，砂粒粒径组合与模拟地地层裂缝之间有相互对应的关系。这样，人们可以选择河砂砂粒粒径组合的来模拟不同地层裂缝。该装置既能模拟裂缝(拟缝宽≥0.5mm)的地层裂缝，也可以用于模拟微裂缝(缝宽10～100μm)的地层裂缝。

砂粒粒径组合与模拟地层裂缝关系表

砂砾粒径组合	模拟地层裂缝宽度(mm)
		40-80目筛分离河砂	0.05
30-50目筛分离河砂	0.1
		20-40目筛分离河砂	0.3
10-30目筛分离河砂	0.5
		1-10目筛分离河砂	1
10-30mm石子	1.5

在本实用新型中，堵漏反向承压测定装置还可包括温度模拟组件30。温度模拟组件30包括围绕所述承压筒11的加热机构。在本实施例中，所述加热机构包括浴水箱31和和循环热水供应机构38。浴水箱31为包括箱侧壁41以及均可拆卸的上箱盖32和下箱盖33。箱侧壁41由透明材料制成。上箱盖32、下箱盖33与箱侧壁41连接处均用密封圈42密封。优选地，上箱盖32与下箱盖33之间用双头螺杆35和螺母34互相连接，双头螺杆35上的螺母34向上箱盖32和下箱盖33施加的预紧力指向箱侧壁41。这样设置的好处在于浴水箱31密封好，浴水箱31的箱体牢固。优选地，上箱盖32和上端盖13是一体成型的，下箱盖33和下端盖14是一体成型的。循环热水供应机构38的进水管40和出水管39的管口均插入浴水箱31内。启动循环热水供应机构38，热水通过出水管39注入浴水箱31，进水管40将浴水箱31内的水抽出。优选地，出水管39的管口设置在上箱盖32附近，这样还可以抽空浴水箱31内的空气。浴水箱31充满热水的时候，浴水箱31提供了一个均匀分布在承压筒11周围的热源，尤其是，浴水箱31内的热水向承压筒11施加一个水压，抵消承压筒11内部分压力，使承压筒11承受内部压力的能力升高。

温度模拟组件30还包括延伸到承压筒11内的测温机构。在本实施例中，测温机构包括温度显示屏36。温度显示屏36包括分别延伸到浴水箱31内的温度探针37和承压筒11内的温度探针43。两根温度探针能分别探测到浴水箱31内和承压筒11内的温度，进而将温度显示在温度显示屏36上。

在本实施例中，承压筒11内的温度和浴水箱31内的温度能从温度显示屏36上被持续观测。循环热水供应机构38将浴水箱31充满。若浴水箱31内的温度低于试验温度则开启循环热水供应机构38，将温度较高的热水注入浴水箱31，这样确保浴水箱31内的温度大于等于试验温度。经过一段时间，承压筒11内外的热交换，承压筒11内的温度上升，直到承压筒11内的温度接近试验温度，这时，减慢热水注入浴水箱31的速度，使浴水箱31内的温度等于试验温度。再经过一段时间，承压筒11内的温度也达到了试验温度。所以，温度模拟组件30能在承压筒11内维持一个特定温度。

在本实施例中，在承压筒11的下端盖14上设置可启闭的导流管19，在导流管19的下方设置量筒60。在承压筒11的筒体12上设置沿竖直方向排列的水平刻度线21。通过静止的水平刻度线21和上升的测试液液面之间的对比，使第一种反向承压模拟试验的试验现象更加明显。尤其是，这样设置还能进行可视化堵漏承压测试试验。

可视化堵漏承压测试试验。关闭上加压口17和下加压口16，打开进料口15，将砂子或石子放入承压桶内，形成砂床。将充气机构53连接到上加压口17，打开导流管19。打开温度模拟组件30，将承压筒11内的温度维持在一个试验温度，将堵漏液从进料口15放灌入承压筒11，关闭进料口15。在定压泄压阀18上设置一个试验压力值，打开上加压口17，启动充气机构53，直到定压泄压阀18泄压，这时承压筒11内维持了一个试验气压。然后透过浴水箱31和承压筒11筒体12观测在特定压力和特定温度下的堵漏过程。试验结束后，若堵漏液未从导流管19流出，则刻度线21可以测得堵漏层的厚度，该堵漏层即为待测堵漏层20，可以继续进行反向承压模拟试验。若堵漏液从导管流出，则量筒收集从量筒中堵漏液的体积。

在本实施例中，导流管19靠近承压筒11一端的管口上设置过滤机构22，防止砂砾进入导流管19，优选地，过滤机构为钢丝滤网，钢丝滤网既能防止砂石进入导流管19，又能保持砂床底部平整。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种堵漏反向承压测定装置，其特征在于，包括：

支撑架；

反向承压模拟组件，包括竖直设置在支撑架上的承压筒和容纳于承压筒内并与承压筒侧壁密封贴合的待测堵漏层，所述承压筒上端设进料口，下端设置下加压口，所述承压筒由透明材料制成；

加压组件，包括均与下加压口相接的注液泵和压力表。

2.根据权利要求1所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，所述承压筒上端设置定压泄压阀和能启闭的上加压口，所述加压组件还包括与上加压口和下加压口不同时接通的充气机构，所述注液泵与下加压口之间设置阀门。

3.根据权利要求1或2所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，所述待测堵漏层是由河砂、堵漏液的混合物或河砂、石子、堵漏液的混合物硬化而成，河砂以及河砂与石子的粒径组合对应于需要模拟的地层裂缝的宽度。

4.根据权利要求3所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，粒径组合范围为1～80目筛分离的所述河砂用来模拟含有0.05～1mm范围宽度内的裂缝地层，粒径组合范围为1～10目筛分离的所述河砂与粒径直径为10～30mm的所述石子的组合用来模拟含有1～1.5mm宽度范围的裂缝地层。

5.根据权利要求3所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，所述承压筒下端设能启闭的导流管，侧壁上设有沿竖直方向排列的水平刻度线，所述进料口设置为能启闭的进料口；

所述堵漏反向承压测定装置还包括温度模拟组件，包括围绕所述承压筒的加热机构和延伸到承压筒内的测温机构。

6.根据权利要求5所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，所述加热机构包括容纳承压筒的浴水箱和与浴水箱相接的循环热水供应机构。

7.根据权利要求6所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，所述堵漏反向承压测定装置还包括导流管下方的用于容纳来自所述承压筒的堵漏液的量筒。

8.根据权利要求7所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，在所述导流管连接承压筒一端的管口上设置过滤机构。

9.根据权利要求8所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，在所述过滤机构为钢丝滤网。

10.根据权利要求9所述的堵漏反向承压测定装置，其特征在于，在所述注液泵为容积式水泵。