CN204283418U - 可视化堵漏承压测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可视化堵漏承压测定装置，其包括支撑架、地层模拟组件、加压组件和温度模拟组件。支撑架支撑起地层模拟组件，地层模拟组件用来模拟地层环境，堵漏承压测定试验中对失漏层堵漏模拟的环节在地层模拟组件中进行。加压组件可以给地层模拟组件加压，这样可以在地层模拟组件中模拟地层环境中的特定压力。温度模拟组件可以给地层模拟组件加热，这样可以在地层模拟组件中模拟地层环境中的特定温度。地层模拟组件有带刻度线的透明观测壁，方便观测试验过程。本装置还可附加视频采集处理组件，这种设计可以反复调阅试验过程。本装置还可以附加计量组件，计量底层模拟组件中流出的堵漏液。

Description

可视化堵漏承压测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种堵漏承压测定装置，特别涉及一种可视化堵漏承压测定装置。

背景技术

井漏是指在井眼形成过程中，各种工作液(如钻井液、固井液、完井液、修井液)进入地层不再返出的现象，并且井漏可能发生在任何地层、任何深度。随着油气勘探开发进程的加快，井漏呈多发态势，其复杂程度与地层特点、工作液性能密切相关，尤其是地层承压能力和钻井液封堵性能。对漏失层的封堵可以在一定程度上进行室内模拟，除模拟地层参数外，直观观察整个封堵过程对评价封堵方案、堵漏剂与被封堵地层的适应性是提高堵漏成功率的关键，目前使用的高温高压堵漏承压测定装置都无法直接观察模拟堵漏的过程，而能够直接观察堵漏过程的砂床类滤失仪耐压耐温耐压能力差等问题，典型的砂床类渗滤仪—FA非渗透测定仪只能在0.1MPa、室温下进行模拟砂床的渗透性评价实验。

中国专利ZL 200520070690.4公布的一种钻井堵漏模拟实验装置设有两个相交错90°分布的观察窗口，用以观察实验操作时堵漏剂对裂缝的封堵过程，该装置一是无法测定较高温度下堵漏剂或堵漏方案的封堵效果，二是无法评价封堵层的承压能力。专利CN201110309305.7、CN201120388238虽能模拟承压堵漏过程，但整个过程在密闭的钢筒中进行，堵漏过程不可见。而专利CN201020524919.8只能监测堵漏的过程，无法模拟堵漏环境。专利CN 201795974 U公开了一种高温高压可视砂床滤失仪，主要由滤失筒、加压装置、加热装置组成，该装置是将加热棒插入砂床中，加热均匀性差，堵漏浆易从加热棒处窜槽导致实验失败，并且滤失筒排液阀门也降低了筒体的承压能力。这些问题均会影响堵漏实验结果的准确性和可参考性。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种可视化堵漏承压测定装置。用这种装置进行地层承压模拟实验可以直观地观测堵漏过程并用其评定封堵效果，还可以模拟封堵过程中堵漏层受到的较高的压力和温度，另外的，该装置可以对堵漏浆均匀加热。

在一种实施例中，所述可视化堵漏承压测定装置包括：支撑架；地层模拟组件，包括竖直设置在支撑架上的容纳堵漏液的承压筒，所述承压筒的上端设有加压口和能开闭的进料口，所述承压筒的下端设导流口，所述承压筒由透明材料制成，并且在侧壁上设有沿竖直方向排列的水平刻度线；加压组件，包括与所述加压口相接的加压机构；温度模拟组件，包括围绕所述承压筒均匀分布的电加热管。

在一种实施例中，所述加压组件还包括探测端与承压筒内连通的压力表，所述温度模拟组件还包括插入所述承压筒内的温度探针，以及与电加热器和温度探针均相连的温控面板。

在一种实施例中，所述承压筒内放置河砂或石子，河砂或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目筛分离的河砂模拟0.05～1mm范围宽度内的地层裂缝，粒径组合范围为1～10目筛分离的河砂与粒径直径为10～30mm的石子的组合模拟1～1.5mm宽度范围的地层裂缝。

在一种实施例中，所述温度模拟组件还包括容纳所述承压筒的保温箱，所述加热管布置在保温箱的内壁上。

在一种实施例中，所述可视化堵漏承压测定装置还包括视频采集处理组件，视频采集处理组件包括水平设置的摄像头，所述摄像头的镜头对准承压筒。

在一种实施例中，所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，在同一水平面设置两个摄像机，两个摄像机镜头相向，承压筒设置在两摄像机中间。

在一种实施例中，根据权利要求7所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述可视化堵漏承压测定装置还包括设置在导流口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，根据权利要求3所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述透明材料为有机玻璃或人造水晶。

在一种实施例中，所述承压筒的侧壁内嵌直径为0.5mm或0.8mm不锈钢丝编织的网，所述网有菱形网孔，网孔大小为7×7mm。

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可视化堵漏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发明作进一步说明。

图1示意性地显示了该可视化堵漏承压测定装置1的一种实施例。在本实施例中，可视化堵漏承压测定装置1包括环境模拟部分：支撑架10、地层模拟组件20、加压组件40和温度模拟组件50。支撑架10将地层模拟组件20抬离地面，地层模拟组件20用来模拟地层环境，堵漏承压测定试验中对失漏层堵漏模拟的环节在地层模拟组件20中进行。加压组件40可以给地层模拟组件20加压，这样可以在地层模拟组件20中模拟地层环境中的特定压力。温度模拟组件50可以给地层模拟组件20加热，这样可以在地层模拟组件20中模拟地层环境中的特定温度。

本实施例中，该可视化堵漏承压测定装置1还可包括数据采集部分：视频采集处理组件60、计量组件70。视频采集处理组件60采集并储存堵漏承压测定试验地层模拟组件20内的变化过程的视频资料，计量组件70收集从地层模拟组件中流出的堵漏液并测量其体积。

地层模拟组件20包括承压筒21。该承压筒21为圆柱空腔结构，竖直放置。承压筒分为上端盖22、筒体23和底座24。筒体23由耐压透明材料制成。优选地，制造承压筒筒体23的材料为人造水晶或有机玻璃，人造水晶或有机玻璃承压筒筒体23的透明度高，耐压性能好。通过这种设计，人们可以直观地观察承压筒20内的变化。筒体23的两端侧壁设外螺纹。在本实施例中，上端盖22和底座24都是圆饼状，上端盖开加压口25，底座开导流口26。上端盖22底端和底座24上端设有圆形凹陷，圆形凹陷的大直径内壁设有与筒体23外螺纹配合的内螺纹，在筒体上下端面设置O形密封圈27。筒体插入底座圆形凹陷，旋转底座，螺纹啮合，直到筒体将O形密封圈27与底座24的上表面顶紧，实现筒体23与底座24之间密封连接。同理，上端盖22也能与筒体23密封配合。当上端盖22打开的时候，承压筒20开口形成进料口28。堵漏液可以从进料口28加入。若干条间隙均匀水平刻度线29排布在竖直的筒体23上，这样设置方便观察堵漏层的厚度。本实施例中，上端盖上设置旋转手柄30，上端盖22能更便利地拆装到筒体23上。

地层模拟组件20还包括砂床31。砂子或石子从进料口28灌入承压筒21形成圆柱型砂床31。砂床31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

加压组件40包括加压机构。本实施例中加压机构是一个气瓶41，例如为钢瓶，气瓶41内充装被压缩的气体介质，气瓶上设置有可启闭气阀42。开启气阀42，气瓶内的气体介质能从气阀口排出。优选地，气瓶41内的气体介质是空气、氮气或其他惰性气体中的任意一种。另外，空气压缩机可以代替气瓶41加压。

加压组件40包括一端连接在承压筒加压口25的导管43，导管43的另一端连接气瓶阀门口。优选地，导管43为橡胶软管，这样就能在软管长度范围内自由的设置承压筒21和气瓶41相对位置。

本实施例中，加压组件40还包括与承压筒上端盖22连接的压力表。压力表的探测头穿过上端盖22延伸到承压筒内，压力表可以探测到承压筒21内的气压。优选地，在导管43和加压口25之间设置一个三通，三通剩余的一个管口连接到压力表。这样可以减小上端盖22的制造难度。

温度模拟组件50包括电加热管51。电加热管51是在无缝金属管内装入电热丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成，对称分布在承压筒21四周。接入电源，电加热管51发热，向周围辐射热量，进而加热承压筒21。电加热管51发热的功率随接入电源电压的增大而增大。

温度模拟组件50还包括温度探针52。温度探针52穿过承压筒21插入承压筒21内，温度探针52包括热电偶。热电偶能测量承压筒21内的温度，以电信号为载体输出。

温度模拟组件50还包括温控面板53。温控面板53是温度信号的逻辑控制单元，温度面板设置信号输入接口，信号输入接口用导线与温度探针52连接，信号输入接口接收温度探针52发送的电信号。温度控制面板还设置输出接口，输出接口用导线与电加热管51相接，输出接口为电加热管51提供电源。

在温控面板50上设定一个温度值，温度探针52的热电偶探测承压筒21内的实际温度，发出承载了承压筒21内温度的电信号。温控面板53接收到电信号后将承压筒21内的实际温度与设定温度值相对比，若实际温度高于设定温度，则减小电源电压，从而降低电加热管51的功率，使承压筒内温度下降，若实际温度低于设定温度，则增大电压电压，进而增大电加热管51功率，使承压筒21内温度升高。由此可见，电加热管51、温度探针52和控制面板53组成一个温度自动调节系统，能改变承压筒21内的温度值为设定温度值。

本实施例中，温度模拟组件50还包括保温箱54。保温箱54设置在支撑架10上，相对的两个侧壁为可以开闭的窗口，这样方便安装承压筒21。保温箱51底部设置水平放置的锁紧盘55，用螺栓56将锁紧盘55紧固于保温箱54底部。锁紧盘55上表面有与承压筒底座24底部配合的卡槽57，锁紧盘55中心设置螺孔，螺孔一直向下延伸，穿透保温箱54底部。这样，承压筒21放置到保温箱54内，将承压筒底座24底部插入卡槽57，卡槽57固定住承压筒24。电加热管51均匀安装在保温箱54的侧壁上，这样好处在于电加热管51能均匀地加热承压筒。保温箱54能减小保温箱内外空间的热交换速度，还能减小保温箱54内温度波动小。优选地，保温箱54为耐高温材料制成。

视频采集处理组件60包括水平设置、镜头朝向承压筒21的摄像头61。本实施例中，在承压筒21轴线两边对称的位置设置两个摄像头61。这样设置好处在于可以360度记录承压筒21内的变化。摄像头61设置在保温箱54的内壁上，保温箱54内设置光源，优选地，摄像头61自带光源。摄像头61还包括数据线，摄像头61将拍摄到的画面以电信号为载体经数据线过发送出来。

视频采集处理组件60还包括连接在摄像头数据线另一端的视频处理器62，视频处理器62接收数据线传来的电信号，将电信号处理后存储起来，这样拍摄到的画面就能存储起来，能反复调阅。设置视频采集处理组件60的好处在于不需要试验人员用肉眼连续长时间观察，降低了试验人员劳动强度。

计量组件70包括导流通道71。本实施例中，导流通道71包括失漏螺栓72和导流管73，失漏螺栓72是沿轴线方向开通孔的螺栓，失漏螺栓72一端穿过保温箱54和锁紧盘55的螺孔抵住承压筒底座24底端，失漏螺栓72中空孔连接导流口26，失漏螺栓72另一端连接导管73。这样，堵漏液可以从承压筒21底部流入导流口26，再通过导流通道71流出。

计量组件70还包括量筒74。本实施例中，量筒74设置在导流管73自由端的下部，接收导流管73内流出的堵漏液，并测量该堵漏液的体积。

本实用新型还提供承压筒的另一种紧固方式，上端盖22与筒体23之间不需要螺纹紧固密封，上端盖22外延部分设置两个通孔，通孔位于过上端盖22中心的直线上。在锁紧盘55设置两个螺孔。增设两根丝杆，丝杆竖直地固定于锁紧盘螺孔，并穿过上端盖22的通孔。增设两个螺母，螺母拧到丝杆上，直到与上端盖22与筒体23之间紧压。这种紧固方式的好处在于丝杆将上端盖22和底座24压向筒体23，增加了承压筒21的承压能力，还有上端盖22和底座24与筒体23贴合更紧密，使承压筒21的密封性能增大。尤其是，承压筒21能更紧密的固定在锁紧盘55上，从而使整个装置更加稳定。

在本实施例中，导流口26的上面设置过滤机构32，防止砂砾进入导流口26，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口，又能保持砂床底部平整。

在本实施例中，筒体23管内嵌直径为0.5mm或0.8mm不锈钢丝编织的网，钢丝网有菱形网孔，网孔大小为7×7mm。这样，承压筒21的最高工作压力可达7MPa。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，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)

1.一种可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，包括：

支撑架；

地层模拟组件，包括竖直设置在支撑架上的容纳堵漏液的承压筒，所述承压筒的上端设有加压口和能开闭的进料口，所述承压筒的下端设导流口，所述承压筒由透明材料制成，并且在侧壁上设有沿竖直方向排列的水平刻度线；

加压组件，包括与所述加压口相接的加压机构；

温度模拟组件，包括围绕所述承压筒均匀分布的电加热管。

2.根据权利要求1所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述加压组件还包括探测端与承压筒内连通的压力表，所述温度模拟组件还包括插入所述承压筒内的温度探针，以及与电加热器和温度探针均相连的温控面板。

3.根据权利要求1或2所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述承压筒内放置河砂或石子，河砂或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所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，粒径组合范围为1～80目筛分离的河砂模拟0.05～1mm范围宽度内的地层裂缝，粒径组合范围为1～10目筛分离的河砂与粒径直径为10～30mm的石子的组合模拟1～1.5mm宽度范围的地层裂缝。

5.根据权利要求4所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述温度模拟组件还包括容纳所述承压筒的保温箱，所述加热管布置在保温箱的内壁上。

6.根据权利要求5所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述可视化堵漏承压测定装置还包括视频采集处理组件，视频采集处理组件包括水平设置的摄像头，所述摄像头的镜头对准承压筒。

7.根据权利要求6所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，在同一水平面设置两个摄像机，两个摄像机镜头相向，承压筒设置在两摄像机中间。

8.根据权利要求7所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述可视化堵漏承压测定装置还包括设置在导流口下方的用于容纳来自所述承压筒的堵漏液的量筒。

9.根据权利要求3所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述透明材料为有机玻璃或人造水晶。

10.根据权利要求9所述的可视化堵漏承压测定装置，其特征在于，所述承压筒的侧壁内嵌直径为0.5mm或0.8mm不锈钢丝编织的网，所述网有菱形网孔，网孔大小为7×7mm。