CN205879904U - 一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，由釜体、高压氮气瓶、电动机、计算机、模拟钻柱、叶轮、加液漏斗、入口开关、钢片、环形空间、温控器、出口开关、滤饼形成装置、量筒、排液桶、支撑架组成。釜体与高压氮气瓶连接，釜体内壁贴装钢片，模拟钻柱与钢片构成环形空间；电动机上端连接计算机，下端安装在模拟钻柱顶端，叶轮呈螺旋状焊接在模拟钻柱上；釜体上侧安装加液漏斗，入口开关安装在加液漏斗上，堵漏浆通过加液漏斗向环形空间灌浆；温控器安装在釜体内，釜体由支撑架支撑悬空，釜体下端排液口处安装出口开关，出口开关下端密封连接滤饼形成装置，滤饼形成装置出口端安放量筒和排液桶。本实用新型结构简单，操作方便，实验中可随时取浆分析，也可通过滤饼形成装置评价不同缝宽时滤饼性能。

Description

一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气钻井中堵漏研究技术领域，更具体地涉及一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置。

背景技术

井漏是油气钻井中一种普遍的井下事故。桥接堵漏是应用最广泛的堵漏方式，在桥接堵漏中，刚性堵漏材料的粒径选择是有效封堵漏失通道的重要技术指标，一般颗粒堵漏材料粒级的选择为漏失通道宽度的(1/3～2/3)。但室内封堵实验优选出的堵漏材料级配，应用到现场工程实践中，往往不能有效封堵漏层。究其原因，堵漏浆泵入井内，需要不断循环，一般要循环几天至几十天不等。在循环过程中，堵漏材料与井壁之间、堵漏材料颗粒与颗粒之间不断磨蚀、碰撞，致材料形状、粒径、强度等关键性能指标发生变化。尤其是在超深井堵漏中，漏点深、需要更长时间才能有效封堵，堵漏浆需要在井筒内循环的时间也更长，封堵材料的形状、粒径、强度等关键性能指标变化更大，如此往往导致堵漏材料由于关键性能变化而不能在漏失通道处有效架桥，最终导致室内实验优选出的封堵效果良好的堵漏浆配方应用到工程现场效果不佳。

如何通过室内堵漏实验真实模拟堵漏材料在井下长时间循环中受井壁套管磨蚀的影响，为油气钻井中防漏堵漏技术提供科学依据，一直是困扰提高堵漏技术水平和准确程度的一大难题。专利CN205139114U公开的一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏实验装置，通过在金属块的裂缝表面粘贴不同型号的砂纸或有点状、线状、交叉线状等刻痕的金属片来模拟不同裂缝面的粗糙度，以此模拟壁面粗糙度不同的裂缝堵漏。该堵漏装置较以往相比，有明显进步。但仍存在不足：仅考虑堵漏时对井壁或裂缝壁面粗糙度的模拟，未考虑堵漏浆循环过程中井壁套管磨蚀对封堵材料形状、粒径、强度等关键性能的影响，更未考虑堵漏材料关键性能变化对封堵层形成、承压能力、厚度、滤失量等关键指标的影响。由此可见，为了室内实验真实模拟堵漏材料受井壁套管磨蚀，急需研究出一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置。

为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是：一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，主要由釜体、入压开关、减压阀、高压氮气瓶、电动机、计算机、模拟钻柱、叶轮、加液漏斗、入口开关、钢片、环形空间、温控器、出口开关、滤饼形成装置、量筒、排液桶、支撑架组成。所述釜体和入压开关通过连接管线与减压阀和高压氮气瓶连接，电动机上端通过电路连接计算机，计算机可调节、显示电动机转速，电动机下端安装在模拟钻柱顶端。模拟钻柱直径2cm，模拟钻柱上焊接有叶轮，为防止堵漏浆固相沉积，叶轮呈螺旋状焊接在模拟钻柱上，叶轮旋转半径5cm，由于堵漏浆中含有大量核桃壳、方解石等高强度颗粒物质，高速搅拌的颗粒材料对叶轮有很强的机械磨损，为提高叶轮的耐磨度，叶轮设计成椭圆盘状，并采用硬质合金制作，提高叶轮的使用寿命。釜体上侧安装有加液漏斗，加液漏斗上安装入口开关，堵漏浆通过加液漏斗向釜体内灌浆。釜体内壁贴装有钢片，钢片内壁粗糙、厚度为1cm，模拟钻柱与钢片之间构成环形空间，单侧环形空间宽度为8cm，高度30cm。温控器的温控片安装在釜体内，控制釜体温度。釜体由支撑架支撑悬空，釜体下端排液口处安装出口开关，出口开关下端密封连接滤饼形成装置，滤饼形成装置出口端安放量筒和排液桶。调节电动机转速控制模拟钻杆和叶轮的搅拌速度，以模拟堵漏浆在井筒中的流动。调节电动机的运行时间来模拟堵漏浆在井内循环时间。调节温控器，控制釜体内温度同实际井下漏层温度。

本实用新型的优点：1.本实用新型原理可靠，操作简单，填补了室内实验模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化评价装置的空白。2.本实用新型具有加温功能，调节温控器，可以根据需要，选定井下漏失层位的温度，温度调节范围为0～300℃，使相关研究实验方便易行。3.本实用新型在实验过程中可随时接取釜体内堵漏浆，用于堵漏浆、堵漏材料颗粒关键性能标评价。4.本实用新型出口开关与滤饼形成装置密封连接且易于拆卸，可随时评价不同缝宽时滤饼形成、承压能力、滤失量等。

附图说明

图1为本实用新型一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置结构示意图。

图中：1.釜体，2.入压开关，3.减压阀，4.高压氮气瓶，5.电动机，6.计算机，7.模拟钻柱，8.叶轮，9.加液漏斗，10.入口开关，11.钢片，12.环形空间，13.温控器，14.出口开关，15.滤饼形成装置，16.量筒，17.排液桶，18.支撑架。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型进行进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，主要由釜体1、入压开关2、减压阀3、高压氮气瓶4、电动机5、计算机6、模拟钻柱7、叶轮8、加液漏斗9、入口开关10、钢片11、环形空间12、温控器13、出口开关14、滤饼形成装置15、量筒16、排液桶17、支撑架18组成。釜体1和入压开关2通过连接管线与减压阀3和高压氮气瓶4连接，电动机5上端通过电路连接计算机6，计算机6可调节、显示电动机5的转速，电动机5下端安装在模拟钻柱7顶端，模拟钻柱7直径2cm，模拟钻柱7上焊接有叶轮8，为防止堵漏浆固相沉积，叶轮8呈螺旋状焊接在模拟钻柱7上，叶轮8旋转半径5cm。釜体1内壁贴装有钢片11，钢片11内壁粗糙、厚度为1cm，模拟钻柱7与钢片11之间构成环形空间12，釜体1上侧安装有加液漏斗9，堵漏浆通过加液漏斗9入口向环形空间12灌浆，入口开关10安装在加液漏斗9上、控制加液漏斗9加液。温控器12的温控片安装在釜体1内，控制釜体1温度。釜体1由支撑架18支撑悬空，釜体1下端排液口处安装出口开关14，出口开关14下端密封连接滤饼形成装置15，滤饼形成装置15下出口端安放量筒16和排液桶17。

工作方式：打开入口开关10，通过加液漏斗9入口向环形空间12灌入堵漏浆，灌满后关闭入口开关10，操作计算机6启动电动机5带动模拟钻杆7和叶轮8转动，搅拌环形空间12内的堵漏浆，模拟堵漏浆井下循环过程。操作计算机6调节、显示电动机5的转速，以控制模拟钻杆7和叶轮8搅拌速度，模拟实际井下堵漏浆循环。搅拌过程中堵漏材料颗粒与颗粒之间、颗粒与钢片11壁面之间相互碰撞、磨蚀。打开入压开关2，通过高压氮气瓶4向环形空间12内的堵漏浆提供驱替压力，驱替压力由减压阀3调节。通过温控器12调节釜体1内温度，使之保持井下漏失层位温度。釜体1下侧排液口处通过出口开关14与滤饼形成装置15密封连接，滤饼形成装置15与出口开关14易于密封连接和拆分。实验过程中，取下滤饼形成装置15，每隔一定时间打开出口开关14接取一定量堵漏浆液，进行不同磨蚀时间的堵漏浆性能分析，并过滤、清洗、烘干堵漏材料颗粒，测试颗粒形状、粒度、强度等关键性能。安装上滤饼形成装置15，在滤饼形成装置15内安放一定缝宽的不锈钢板，实验过程中每隔一定时间打开出口开关14，在驱替压力作用下堵漏浆在不锈钢板上排出滤液、形成滤饼。通过量筒16读取滤失量并对滤饼进行分析。所有实验完成后，剩余堵漏浆通过出口开关14盛装到排液桶17内。

Claims (3)

1.一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，主要由釜体(1)、入压开关(2)、减压阀(3)、高压氮气瓶(4)、电动机(5)、计算机(6)、模拟钻柱(7)、叶轮(8)、加液漏斗(9)、入口开关(10)、钢片(11)、环形空间(12)、温控器(13)、出口开关(14)、滤饼形成装置(15)、量筒(16)、排液桶(17)、支撑架(18)组成，其特征在于：釜体(1)和入压开关(2)通过连接管线与减压阀(3)和高压氮气瓶(4)连接，通过高压氮气瓶(4)向釜体(1)内提供驱替压力；釜体(1)内壁贴装钢片(11)，钢片(11)与模拟钻柱(7)组成环形空间(12)；为防止堵漏浆固相沉积，叶轮(8)呈螺旋状焊接在模拟钻柱(7)上，为提高叶轮(8)的耐磨度，叶轮(8)设计成椭圆盘状，采用硬质合金制作；出口开关(14)与滤饼形成装置(15)密封连接且易于拆卸，可评价不同缝宽时滤饼形成、承压能力、滤失量。

2.根据权利要求1所述的一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，其特征在于：釜体(1)内装有直径2cm的模拟钻柱(7)、模拟钻柱(7)上焊接有旋转半径5cm的叶轮(8)；釜体(1)内壁贴装有内壁粗糙、厚度1cm的钢片(11)、钢片(11)与模拟钻柱(7)组成的环形空间(12)单侧宽度为8cm，高度30cm。

3.根据权利要求1所述的一种模拟井下堵漏材料受井壁磨蚀的实验装置，其特征在于：为保障排液通畅不堵塞，釜体(1)下端排液口内径和出口开关(14)内径均为8cm。