CN206625818U - 一种模拟固井“u”型管效应实验装置 - Google Patents
一种模拟固井“u”型管效应实验装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型一种模拟固井“U”型管效应实验装置,主要由注入流体储罐、泵、泵入压力表、注入流量计、内管入口压力表、内管接头、内管、悬挂环、外管、外管接头、返出流量计、流体回收池组成。固井过程中注入流体种数繁多,由于流体间的性能差异,包括密度、组成成分等的不同,导致液体流态、液柱压力以及摩阻压耗不尽相同,随着高密度流体的注入,管内液柱压力持续增大,当管内动液柱压力大于环空动液柱压力,开始出现“U”形管效应,使得注入流体在井筒内自由滑动,返出排量不等于注入排量,出现“U”形管效应后,将严重干扰对井漏和溢流现象的判断。本实用新型的优点:结构简单、操作方便,能有效模拟固井“U”型管效应。
Description
技术领域
本实用新型涉及固井技术领域,更具体地涉及一种模拟固井“U”型管效应实验装置。
背景技术
在常规钻井中,根据注入和产出流体体积不变原则,可以准确判断钻井过程中是否出现了井漏和溢流现象。然而在固井过程中,由于注入流体种数繁多,从而导致注液体积数据来源于多个方面,并且由于流体性能差异,包括密度、组成成分等的不同,导致流态、液柱压力以及摩阻压耗不尽相同,随着高密度流体的注入,管内液柱压力持续增大,当管内动液柱压力大于环空动液柱压力,开始出现“U”形管效应,使得注入流体在井筒内自由滑动,返出排量不等于注入排量。当出现“U”形管效应后,运用传统的注入和产出流体体积不变原则,无法准确判断是否出现了井漏和溢流现象,为了提高固井施工安全和固井质量,我们必须及时发现固井过程中的井漏和溢流现象。因此,有必要发明一种模拟固井“U”型管效应实验装置,有利于进一步开展对固井“U”型管效应现象的研究。
发明内容
本实用新型目的是为更进一步研究固井“U”型管效应现象,提供一种模拟固井“U”型管效应实验装置,其创新结构特点在于:①内管入口和流体回收池出口分别装有注入流量计和返出流量计,注入流量计和返出流量计分别监测注入流量和返出流量,通过对比注入流量和返出流量判断“U”型管效应出现和结束时间,同时可以判断“U”型管效应的程度;②内管和外管分别模拟套管和井壁,其材质均为透明钢化玻璃,可以观察到内管和外管之间环空中不同流体间界面所处位置;③内管和外管分别模拟套管和井壁,承受压力极限为10MPa。
本实用新型所采用的技术方案是:
本实用新型一种模拟固井“U”型管效应实验装置,主要由注入流体储罐、泵、泵入压力表、注入流量计、内管入口压力表、内管接头、内管、悬挂环、外管、外管接头、返出流量计、流体回收池组成。注入流体储罐与泵右端相连接,泵上装有泵入压力表;泵左端出口处装有注入流量计,泵与内管接头上端相连接,内管接头上端处装有内管入口压力表;内管通过内管接头和悬挂环固定于外管内部中心;外管通过外管接头与流体回收池连接,外管接头上端装有返出流量计。首先将需要的流体加入注入流体储罐中,通常包括钻井液、冲洗液、前置液、隔离液水泥浆、后置液以及顶替液等流体,当打开泵后,注入流体储罐中的流体通过泵泵入到内管中,由于流体的性能差异,包括密度、组成成分等的不同,注替过程分为四个阶段:第一个阶,由于注入前置液和水泥浆密度往往大于钻井液密度,从而导致管内外产生压差,但压差不足以克服流体摩阻,此时管内未产生真空段,管内动压力小于环空动压力,注入过程需要施加泵压,注入排量等于管内实际流量;第二个阶段,管内开始产生真空阶段,此时管内动压力大于环空动压力,管内外压差大于流体摩阻,管内入口压力为零,管内真空段长度逐渐增加,泵入排量不等于管内实际流量;第三个阶段,水泥浆开始替入环空,管内真空段长度开始减小,直到消失,整个过程中管内入口压力始终为零,管内实际流量仍然不等于实际泵入排量;第四个阶段,当真空段消失以后,此过程中管内动压力又将小于环空动压力,需要施加泵压才能将水泥浆替入环空,注入过程恢复正常,注入排量又等于管内实际流量。
附图说明
图1是本实用新型一种模拟固井“U”型管效应实验装置的动态模拟示意图。
图中:1.注入流体储罐,2.泵,3.泵入压力表,4.注入流量计,5.内管入口压力表,6.内管接头,7.内管,8.悬挂环,9.外管,10.外管接头,11.返出流量计,12流体回收池。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示,本实用新型一种模拟固井“U”型管效应实验装置,主要由注入流体储罐1、泵 2、泵入压力表3、注入流量计4、内管入口压力表5、内管接头6、内管7、悬挂环8、外管9、外管接头10、返出流量计11、流体回收池12组成。所述注入流体储罐1用于提供注入流体,泵2负责将流体储罐1的流体泵入管内,泵入压力表3和注入流量计4分别监测泵压和注入流量,内管入口压力表5监测内管入口压力,内管接头6将泵2和内管7连接,内管接头6和悬挂环8将内管7固定于外管9内部,内管7和外管9分别模拟套管和井壁,外管接头10将外管9和流体回收池12连接,返出流量计11监测环空返出流量。
如图1所示,泵2将注入流体储罐1中的流体泵入到内管7,流体通过内管7流入到内管7 和外管9所形成的环空中,泵入压力表3和注入流量计4分别监测泵压和注入流量,内管入口压力表5监测内管入口压力,环空流体经外管接头10流入流体回收池12,返出流量计11监测环空返出流量,当返出流量计11的值大于注入流量计4的值表明开始出现“U”型管效应,当返出流量计11的值重新等于注入流量计4的值表明“U”型管效应消失。
Claims (4)
1.一种模拟固井“U”型管效应实验装置主要由注入流体储罐(1)、泵(2)、泵入压力表(3)、注入流量计(4)、内管入口压力表(5)、内管接头(6)、内管(7)、悬挂环(8)、外管(9)、外管接头(10)、返出流量计(11)、流体回收池(12)组成,其特征在于:注入流体储罐(1)与泵(2)右端相连接,泵(2)上装有泵入压力表(3);泵(2)左端出口处装有注入流量计(4),泵(2)与内管接头(6)上端相连接,内管接头(6)上端处装有内管入口压力表(5);内管(7)通过内管接头(6)和悬挂环(8)固定于外管(9)内部中心;外管(9)通过外管接头(10)与流体回收池(12)连接,外管接头(10)上端装有返出流量计(11)。
2.根据权利要求1所述的一种模拟固井“U”型管效应实验装置,其特征在于:内管(7)入口和流体回收池(12)出口分别装有注入流量计(4)和返出流量计(11),注入流量计(4)和返出流量计(11)分别监测注入流量和返出流量,通过对比注入流量和返出流量判断“U”型管效应出现和结束时间,同时可以判断“U”型管效应的程度。
3.根据权利要求1所述的一种模拟固井“U”型管效应实验装置,其特征在于:内管(7)和外管(9)分别模拟套管和井壁,其材质均为透明钢化玻璃,可以观察到内管(7)和外管(9)之间环空中不同流体间界面所处位置。
4.根据权利要求1所述的一种模拟固井“U”型管效应实验装置,其特征在于:内管(7)和外管(9)分别模拟套管和井壁,承受压力极限均为10MPa。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109723430A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-05-07 | 长江大学 | 一种基于环空返出流量监测曲线的固井漏失与井涌分析设备及分析方法 |
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