CN216770675U - 一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，包括：筒体；设置在筒体两端的第一密封座和第二密封座；依次设置在筒体内第一密封座和第二密封座之间的靶柱、射孔弹安装组件和承压隔离组件；点火组件；用于给模拟试验装置加热的加热装置；筒体上设置有压力注入口、排气口和温度传感器接口，靶柱与筒体内壁之间设置有供井液流动的缝隙；所述承压隔离组件包括承压环、隔离环和隔离板；本实用新型装置可以模拟井下温度，压力及储层岩性等工况条件进行高温、高压射孔穿靶试验，较真实的模底了储层的构造；装置整体的安全可靠性高。

Description

一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置

技术领域

本实用新型射孔弹模拟试验技术领域，具体涉及一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置。

背景技术

射孔弹的性能评价对设计和制造射孔弹具有重大的理论和实践意义，目前，受试验条件的限制，通常在常温、常压下进行地面模拟试验为主，其枪身和模拟套管之间没有任何流体的条件下对钢靶，砂岩靶，环靶进行射孔，其测试方法与井下实际储层的岩性，地层的压力和温度等工况存在差异较大，并不能真实反映射孔弹在井下的射孔性能水平，而这些差异正是影响射孔弹穿靶特性和性能变化规律的关键因素，不仅不利于射孔弹性能的正确评价，也无法为射孔参数的优化设计提供合理的技术指导，因此，开展高温、高压条件下的射孔弹的性能评价具有非常现实的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，主要解决现阶段钢靶、柱靶、环靶等无法模拟地层温度和压力作用下射孔弹穿孔性能的技术难题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，包括：筒体；设置在筒体两端的第一密封座和第二密封座；依次设置在筒体内第一密封座和第二密封座之间的靶柱、射孔弹安装组件和承压隔离组件；点火组件；用于给模拟试验装置加热的加热装置；所述筒体上设置有压力注入口、排气口和温度传感器接口，所述靶柱与筒体内壁之间设置有供井液流动的缝隙；所述承压隔离组件包括承压环、隔离环和隔离板，所述隔离板连接在第二密封座端面上，所述承压环外壁面与筒体内壁面密封连接，所述隔离环位于承压环与隔离板之间，所述射孔弹安装组件一端与靶柱接触，另一端与承压环密封连接；所述点火组件连接在第二密封座的外部，所述第二密封座和隔离板上均设置有供点火组件上的第一导爆索穿过的孔眼；所述加热装置布置在筒体外壁上。

优选的，所述筒体内还设置有调整套，调整套设置在靶柱和第一密封座之间。

具体的，所述射孔弹安装组件包括射孔弹安装套筒、套管壁模拟板、枪外炸高环、枪内炸高环和射孔弹固定板；所述套管壁模拟板和射孔弹固定板分别连接在射孔弹安装套筒的两端，所述射孔弹安装套筒内设置有用于模拟射孔枪壁厚的隔板，所述套管壁模拟板、隔板、射孔弹安装套筒围绕形成第一腔体，所述射孔弹固定板、隔板、射孔弹安装套筒围绕形成第二腔体，所述第一腔体内设置有枪外炸高环，所述第二腔体内设置枪内炸高环和射孔弹。

具体的，所述点火组件包括壳体，设置在壳体内的雷管组件和密封塞，设置在壳体两端的接头和密封塞保护帽；所述密封塞提供起爆雷管正极输入，所述密封塞保护帽上设置有接线柱，提供起爆雷管的负极输入；所述接头上设置有通孔，所述通孔中设置有第一导爆索和传爆管；所述雷管组件设置在接头和密封塞之间，且雷管组件的第二导爆索传爆管连接。

更具体的，所述雷管组件包括雷管座，依次设置在雷管座内的雷管、弹簧座、弹簧和弹簧帽，所述雷管上设置有第二导爆索，所述雷管的正极线穿过弹簧座与所述密封塞连接，雷管的负极线螺旋缠绕在雷管的外表面；所述雷管座安装在点火组件的壳体内。

优选的，所述加热装置呈半瓦扣装在筒体外壁面上。

优选的，所述筒体上还设置自动泄压口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型装置可以模拟井下温度，压力及储层岩性等工况条件进行高温、高压射孔穿靶试验，较真实的模底了储层的构造；装置整体的安全可靠性高。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例展示的高温高压模拟试验装置整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例展示的射孔弹安装组件的结构示意图。

图3是本实用新型实施例展示的点火组件的结构示意图。

图4是本实用新型实施例展示的雷管组件的结构示意图。

图中各标号表示为：

1-筒体，2-第一密封座，3-第二密封座，4-靶柱，5-射孔弹安装组件，6-承压隔离组件，7-点火组件，8-扶正套，9-调整套，10-密封圈；

I-缝隙，II-第一腔体，III-第二腔体；

11-压力注入口，12-排气口，13-温度传感器接口，14-自动泄压口；

51-射孔弹安装套筒，52-套管壁模拟板，53-枪外炸高环，54-枪内炸高环，55-射孔弹固定板，56-隔板，57-射孔弹；

61-承压环，62-隔离环，63-隔离板；

71-壳体，72-雷管组件，73-密封塞，74-接头，75-密封塞保护帽，76-第一导爆索，77-传爆管，78-螺环，79-螺帽；

721-雷管座，722-雷管，723-弹簧座，724-弹簧，725-弹簧帽，726-第二导爆索；751-接线柱。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、水平、竖直、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

在以下的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。在以下具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本实用新型的思想，同样应当视其为本实用新型所公开的内容。

本实用新型具体实施例中公开一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，如图1所示，该装置包括：筒体1、第一密封座2、第二密封座3、靶柱4、射孔弹安装组件5、承压隔离组件6、点火组件7和用于给模拟试验装置加热的加热装置。其中第一密封座2和第二密封座3分别设置在筒体1两端的，靶柱4、射孔弹安装组件5和承压隔离组件6依次设置在筒体1内第一密封座2和第二密封座3之间；点火组件7。具体的，第一密封座2、第二密封座3与筒体1之间均通过螺纹连接，且在第一密封座2与筒体1接触面处、第二密封座3与筒体1接触面处均设置有密封圈。根据不同的应用场景设置不同材质的靶柱，本实施例模拟油气井，设置为砂岩靶柱。

筒体1上设置有压力注入口11、排气口12和温度传感器接口13，其中，压力注入口11用于连接加压系统，排气口12用于排出筒体1内的气体，以实现内部注液的目的，温度传感器接口13用于安装温度传感器，实时监测筒体1内的温度。靶柱4与筒体1内壁之间设置有供井液流动的缝隙I，本实施例中的井液为水；靶柱4两端通过扶正套8将靶柱7扶正在筒体1内，具体的，扶正套8的截面形状为L型，卡装在靶柱4两端的边缘处。

本实施例的筒体1的材质选用优质的炮钢锻制而成，设计压力和设计温度高，结构的安全系数和防爆系数高。

最好的，在筒体1上设置自动泄压口14，具体为爆破片泄压口，当内部压力超过设定压力时，挤破爆破片，自动泄压，起到过载保护功能，安全性高。

承压隔离组件6包括承压环61、隔离环62和隔离板63，隔离板63连接在第二密封座3端面上，具体通过螺钉连接；承压环61外壁面与筒体1内壁面密封连接，隔离环62位于承压环61与隔离板63之间。具体的，承压环61为金属材质，承压作用；隔离环62用于保护筒体1，避免射孔弹起爆后碎片飞溅造成筒体1损伤，隔离板63用于保护第二密封座3受到飞溅碎片的损伤。本实施例的密封连接具体为在接触面处设置密封圈10。

射孔弹安装组件5一端与靶柱4接触，另一端插接在承压环61中，且两者密封连接。如图2所示，本实施例的射孔弹安装组件5包括射孔弹安装套筒51、套管壁模拟板52、枪外炸高环53、枪内炸高环54和射孔弹固定板55。套管壁模拟板52和射孔弹固定板55分别连接在射孔弹安装套筒51的两端，通过改变套管壁模拟板52的厚度来模拟套管的壁厚，套管的壁厚是根据不同射孔枪的参数确定。具体的，套管壁模拟板52和射孔弹固定板55均通过螺钉固定在射孔弹安装套筒51端面上，且射孔弹固定板55上设置有孔眼，用于点火组件7中的第一导爆索76穿过。射孔弹安装套筒51内设置有隔板56，用于模拟射孔枪壁厚，隔板56的厚度根据不同射孔枪的参数确定。其中，套管壁模拟板52、隔板56、射孔弹安装套筒51围绕形成第一腔体II，射孔弹固定板55、隔板56、射孔弹安装套筒51围绕形成第二腔体III，第一腔体II内设置有枪外炸高环53，第二腔体III内设置枪内炸高环54和射孔弹57。射孔弹安装套筒51外壁上设置有用于放置密封圈的密封槽，射孔弹安装套筒51插入承压环61内，通过密封圈将射孔弹安装套筒51外壁与承压环61内壁的密封连接。

如图3所示，本实施例的点火组件7包括壳体71、雷管组件72、密封塞73、接头74、密封塞保护帽75、第一导爆索76和传爆管77，其中，接头74和密封塞保护帽75分别设置在壳体71两端，具体的，接头74与壳体71之间、密封塞保护帽75与壳体71之间均通过螺纹连接，且通过密封圈密封；雷管组件72和密封塞73沿着壳体轴向依次设置在壳体71内。密封塞73提供起爆雷管正极输入，密封塞73是金属材质，两端分别伸出有一段探针，其中，靠近密封塞保护帽75一端的探针用于连接正极线，并在密封塞保护帽75上设置正极线走线孔，靠近雷管组件72一端的探针用于与雷管722的正极线连接；密封塞保护帽75上设置有接线柱751，提供起爆雷管的负极输入，本实施例的接线柱751具体为安装在密封塞保护帽75端面上的内六角螺钉。接头74上设置有通孔，通孔中设置有第一导爆索76和传爆管77，第一导爆索76具体为塑料导爆索，传爆管77为市面上常见的产品，第一导爆索76一端与传爆管77连接，另一端延伸至与射孔弹57连接，需要注意的是，传爆管77的端部应与接头74端部齐平。

如图4所示，本实施例的雷管组件72包括雷管座721，依次设置在雷管座721内的雷管722、弹簧座723、弹簧724和弹簧帽725，弹簧帽725与雷管座721的内壁通过螺纹连接，雷管722上设置有第二导爆索726，第二导爆索726与传爆管77连接，第二导爆索726具体为铅皮导爆索。雷管722的正极线穿过弹簧座723与密封塞73连接，雷管722的负极线螺旋缠绕在雷管722的外表面，插装在雷管座721的内孔处；雷管座721安装在点火组件的壳体71内。

由于雷管722设置第二导爆索726的一端延伸在雷管座721外部，因此在壳体71内安装雷管组件72时，将雷管座721外的雷管部分插入一螺环78中，将螺纹通过螺纹连接在壳体71内，提升雷管722的安装稳定性。同样，在密封塞73处安装一个螺帽79，螺帽79与壳体71内壁通过螺纹连接，通过螺帽79将密封塞73固定在壳体71内。

点火组件7整体设置在第二密封座3的外部，具体的，点火组件7的接头72与第二密封座3通过螺纹连接。第二密封座3和隔离板63上均设置有供点火组件7上的第一导爆索76穿过的孔眼，孔眼设置在第二密封座3和隔离板63中心，第一导爆索76穿过孔眼后与射孔弹57连接，用于引爆射孔弹57。

加热装置布置在筒体1外壁上，通过接触热传导的方式对筒体1及其内部介质进行加热。本实施例的加热装置呈半瓦扣装在筒体1外壁面上，加热装置为铸铝加热器，内设置电阻丝。

作为本实用新型的可选实施方案，在上述实施例记载的装置的基础上，在筒体1内还设置调整套9，调整套9设置在靶柱4和第一密封座2之间，用于补偿调节靶柱4的长度，以模拟不同长度的靶柱4。

本实用新型还可通过计算机控制系统自动控制加热时间和恒温时间，计算机控制系统负责采集压力，温度等信息参数，设置过载报警和远程控制功能，整个操作过程远离作业危险区，安全隔离，且全程可视化监控。

本实用新型上述实施例记载的装置的操作方法为：

向筒体1内注入介质井液，以模拟地层射孔弹工作介质，利用加热系统给筒体1加热，通过热传导的方式，将热量传递给靶柱4，以模拟地层射孔弹的工作温度，当达到指定要求的温度和恒温时间后，通过加压系统给筒体1内加压，以模拟地层射孔弹的工作压力。当达到合适的温度和压力参数后，触发点火组件7，起爆射孔弹57，射孔弹57以爆轰形式产生金属射流依次穿过射孔弹安装套筒(51的隔板56、套管壁模拟板(52和靶柱4等，最终在靶柱4内形成射孔孔道，从而为地层的射孔提供了检验依据，以便更好的服务于油田射孔作业。

Claims (7)

1.一种油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，包括：筒体(1)；设置在筒体(1)两端的第一密封座(2)和第二密封座(3)；依次设置在筒体(1)内第一密封座(2)和第二密封座(3)之间的靶柱(4)、射孔弹安装组件(5)和承压隔离组件(6)；点火组件(7)；用于给模拟试验装置加热的加热装置；

所述筒体(1)上设置有压力注入口(11)、排气口(12)和温度传感器接口(13)，所述靶柱(4)与筒体(1)内壁之间设置有供井液流动的缝隙(I)；

所述承压隔离组件(6)包括承压环(61)、隔离环(62)和隔离板(63)，所述隔离板(63)连接在第二密封座(3)端面上，所述承压环(61)外壁面与筒体(1)内壁面密封连接，所述隔离环(62)位于承压环(61)与隔离板(63)之间，所述射孔弹安装组件(5)一端与靶柱(4)接触，另一端与承压环(61)密封连接；

所述点火组件(7)连接在第二密封座(3)的外部，所述第二密封座(3)和隔离板(63)上均设置有供点火组件(7)上的第一导爆索(76)穿过的孔眼；

所述加热装置布置在筒体(1)外壁上。

2.如权利要求1所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述筒体(1)内还设置有调整套(9)，调整套(9)设置在靶柱(4)和第一密封座(2)之间。

3.如权利要求1所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述射孔弹安装组件(5)包括射孔弹安装套筒(51)、套管壁模拟板(52)、枪外炸高环(53)、枪内炸高环(54)和射孔弹固定板(55)；所述套管壁模拟板(52)和射孔弹固定板(55)分别连接在射孔弹安装套筒(51)的两端，所述射孔弹安装套筒(51)内设置有用于模拟射孔枪壁厚的隔板(56)，所述套管壁模拟板(52)、隔板(56)、射孔弹安装套筒(51)围绕形成第一腔体(II)，所述射孔弹固定板(55)、隔板(56)、射孔弹安装套筒(51)围绕形成第二腔体(III)，所述第一腔体(II)内设置有枪外炸高环(53)，所述第二腔体(III)内设置枪内炸高环(54)和射孔弹(57)。

4.如权利要求1所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述点火组件(7)包括壳体(71)，设置在壳体(71)内的雷管组件(72)和密封塞(73)，设置在壳体(71)两端的接头(74)和密封塞保护帽(75)；所述密封塞(73)提供起爆雷管正极输入，所述密封塞保护帽(75)上设置有接线柱(751)，提供起爆雷管的负极输入；所述接头(74)上设置有通孔，所述通孔中设置有第一导爆索(76)和传爆管(77)；所述雷管组件(72)设置在接头(74)和密封塞(73)之间，且雷管组件(72)的第二导爆索(726)与传爆管(77)连接。

5.如权利要求4所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述雷管组件(72)包括雷管座(721)，依次设置在雷管座(721)内的雷管(722)、弹簧座(723)、弹簧(724)和弹簧帽(725)，所述雷管(722)上设置有第二导爆索(726)，所述雷管(722)的正极线穿过弹簧座(723)与所述密封塞(73)连接，雷管(722)的负极线螺旋缠绕在雷管(722)的外表面；所述雷管座(721)安装在点火组件的壳体(71)内。

6.如权利要求1所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述加热装置呈半瓦扣装在筒体(1)外壁面上。

7.如权利要求1所述的油气井射孔弹用高温高压模拟试验装置，其特征在于，所述筒体(1)上还设置自动泄压口(14)。

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