專利名稱：高保真鉆井地層漏失模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高保真鉆井地層漏失模擬裝置，屬于鉆探領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
井漏是石油天然氣鉆探過程中普遍存在、經(jīng)常遇到的復(fù)雜問題。由于井漏引 起的井下復(fù)雜事故，對鉆井、完井施工危害極大， 一直是國內(nèi)外石油工程界關(guān)注 的問題。鉆井作業(yè)中， 一旦發(fā)生漏失，不僅延誤鉆井時間，損失鉆井液，損害油 氣層等，而且還可能引起井壁失穩(wěn)導(dǎo)致井塌、卡鉆、井噴等一系列復(fù)雜情況與事 故，甚至導(dǎo)致井眼報廢，造成重大經(jīng)濟損失。地層漏失情況與巖石物理、化學(xué)及 力學(xué)性質(zhì)，井底壓差、泥漿中加入的堵漏材料的性質(zhì)、尺寸，加入材料與地層的 相互作用具有密切的關(guān)系。目前，國內(nèi)外所具有的靜態(tài)堵漏評價實驗裝置，其基 本結(jié)構(gòu)基本上都是采用一端加壓，中部為一垂直的圓筒，下部為帶閥門的管線用 于排液。圓筒內(nèi)先用割縫板及小玻璃球或小鋼珠等填充模擬漏失地層，在漏層上 部加入堵漏漿液，使用氣壓等驅(qū)動裝置將漿液壓入模擬地層，評價堵漏材料的性 能。由于模擬地層與實際地層性質(zhì)嚴(yán)重失真，導(dǎo)致實驗結(jié)果與現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果差別 太大。由于我國很多油氣田勘探與開發(fā)中普遍存在漏失，急需研制出一套高保真 鉆井漏失地層模擬裝置，在模擬裝置中模擬井底溫度、壓力、地層性質(zhì)、地層開 啟壓力及液體循環(huán)狀態(tài)下評價堵漏材料的堵漏效果。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高保真鉆井地 層漏失模擬裝置，該裝置根據(jù)地層漏失巖石物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)，模擬地層縫 洞幾何相似、化學(xué)相似、動力相似、運動相似和材料相似等主要相似條件，在進(jìn) 行堵漏評價時可以高度滿足井底壓差、泥漿中加入的堵漏材料的性質(zhì)、尺寸及加 入的堵漏材料與地層的相互作用。
實現(xiàn)本實用新型目的采用的技術(shù)方案是 一種高保真鉆井地層漏失模擬裝 置，至少包括模擬漏層、耐高溫高壓膠筒、夾持器、堵頭和加熱器，模擬漏層填 充在對開巖心筒中，對丌巖心筒外套有耐高溫高壓膠筒，耐高溫高壓膠筒外安裝 有夾持器，夾持器外套有加熱器，填充有模擬漏層的對開巖心筒上下兩端均設(shè)有堵頭。
所述對開巖心筒的截面為圓環(huán)，對開巖心筒由兩個半圓形的巖心筒組成，在 連接部位通過相互插接實現(xiàn)無縫連接。
所述夾持器呈"[]"狀，夾持器通過上下兩端緊固耐高溫高壓膠筒，夾持器 中部與耐高溫高壓膠筒之間形成環(huán)形空間，夾持器起到密封上下堵漏與耐高溫高 壓膠筒的作用。
所述堵頭的中間開有一個通孔，上堵頭的通孔通過高壓管道與柱塞泵連接， 堵漏液從上堵頭的通孔進(jìn)入模擬漏層；下堵頭的通孔直接與容器連接，從地層滲 出的堵漏液通過下堵頭的通孔接到容器中。根據(jù)實驗需要時，還可以通過下通孔 時間壓力，模擬地層油氣壓力下堵漏液擠入地層后抵抗油氣壓力的能力。
本實用新型使用的耐高溫高壓膠筒為抗150。C以上的溫度、承受60Mpa以上 的壓力的膠筒，工作時套在插接式對開巖心筒外面，并且在兩端與堵頭連接，起 到密封模擬地層的作用、在實驗需要時可以在環(huán)空中施加壓力，并且將壓力通過 對開巖心筒傳遞到模擬地層，檢測在地層壓力下擠入地層的堵漏材料的反排情 況。
使用本裝置時，首先將模擬地層材料填充入對開巖心筒，然后將對開巖心筒 裝入抗高溫高壓的橡膠筒，利用加持器將橡膠筒加緊，安裝好上、下堵頭，在上 堵頭的通孔中，接上高壓管道。利用柱塞泵將堵漏液壓入模擬地層到一定壓力后 維持壓力一定時間，如果實驗需要，利用液壓泵向夾持器中部與耐高溫高壓膠筒 之間的環(huán)形空間施加液壓，液壓通過橡膠筒傳遞到對開巖心筒的周圍使巖心筒歸 位，使壓力模擬地層壓力的堵漏液反排，測試其反排量的大小。待實驗結(jié)束后， 打開對開巖心筒測量堵漏液擠入模擬地層的深度。在實驗中，通過加熱器模擬地 層溫度，當(dāng)實驗需要時對模擬地層加入并維持一定的溫度。
本實用新型該裝置在漏層方面，不僅能滿足目前國內(nèi)所有針對常規(guī)的漏失模 塊(人造裂縫塊、圓孔模型、梯形裂縫等)進(jìn)行堵漏實驗，而且能夠模擬真實漏 層特征進(jìn)行堵漏評價實驗，且能對堵漏漿液性能可以做出合理的評價。該裝置可 重復(fù)使用，成本低廉，操作方便，具有廣闊的應(yīng)用價值和市場前景，以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一歩的說明。
4


圖1為本實用新型的剖視圖。 圖2為對開巖心筒的剖視圖。
圖中，l.模擬漏層，2.對開巖心筒，3.耐高溫高壓筒，4.加熱器，5.上堵頭， 6.夾持器，7.環(huán)形空間，8.下堵頭。
具體實施方式
本實用新型的結(jié)構(gòu)如附圖所示， 一種高保真鉆井地層漏失模擬裝置，包括 模擬漏層l、耐高溫高壓膠筒3、夾持器6、堵頭和加熱器4，模擬漏層l填充在 對開巖心筒2中，對開巖心筒2外套有耐高溫高壓膠筒3，耐高溫高壓膠筒3外 安裝有夾持器6，夾持器6外套有加熱器4,填充有模擬漏層1的對開巖心筒2 上設(shè)有上堵頭5，下端設(shè)有下堵頭5。
夾持器6呈"[]"狀，夾持器6通過上下兩端緊固耐高溫高壓膠筒3，夾持 器6中部與耐高溫高壓膠筒之間形成環(huán)形空間7，夾持器6起到密封上下堵漏與 耐高溫高壓膠筒3的作用。
對開巖心筒2的截面為圓環(huán)，對丌巖心筒由兩個半圓形的巖心筒組成，在連 接部位通過相互插接實現(xiàn)無縫連接，如圖2所示。
本實用新型使用的耐高溫高壓膠筒為抗15(TC以上的溫度、承受60Mpa以上 的壓力的膠筒，工作時套在插接式對開巖心筒外面，并且在兩端與堵頭連接，起 到密封模擬地層的作用、在實驗需要時可以在環(huán)空中施加壓力，并且將壓力通過 對開巖心筒傳遞到模擬地層，檢測在地層壓力下擠入地層的堵漏材料的反排情 況。
使用本裝置時，首先將模擬地層材料填充入對開巖心筒，然后將對開巖心筒 裝入抗高溫高壓的橡膠筒，利用加持器將橡膠筒加緊，安裝好上、下堵頭，在上 堵頭的通孔中，接上高壓管道。利用柱塞泵將堵漏液壓入模擬地層到一定壓力后 維持壓力一定時間，如果實驗需要，利用液壓泵向夾持器中部與耐高溫高壓膠筒 之間的環(huán)形空間施加液壓，液壓通過橡膠筒傳遞到對開巖心筒的周圍使巖心筒歸 為，使壓力模擬地層壓力的堵漏液反排，測試其反排量的大小。待實驗結(jié)束后， 打開對開巖心筒測量堵漏液擠入模擬地層的深度。在實驗中，通過加熱器模擬地 層溫度，當(dāng)實驗需要時對模擬地層加入并維持一定的溫度。
權(quán)利要求1.一種高保真鉆井地層漏失模擬裝置，至少包括模擬漏層、耐高溫高壓膠筒、夾持器、堵頭和加熱器，其特征在于模擬漏層填充在對開巖心筒中，對開巖心筒外套有耐高溫高壓膠筒，耐高溫高壓膠筒外安裝有夾持器，夾持器外套有加熱器，填充有模擬漏層的對開巖心筒上下兩端均設(shè)有堵頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高保真鉆井地層漏失模擬裝置，其特征在于對開巖心筒的 截面為圓環(huán)，對開巖心筒由兩個半圓形的巖心筒組成，在連接部位通過相互插接實現(xiàn)無 縫連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高保真鉆井地層漏失模擬裝置，其特征在于夾持器呈"[]" 狀，夾持器通過上下兩端緊固耐高溫高壓膠筒，夾持器中部與耐高溫高壓膠筒之間形成 環(huán)形空間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高保真鉆井地層漏失模擬裝置，其特征在于堵頭的中間開 有一個通孔，上堵頭的通孔通過高壓管道與柱塞泵連接，堵漏液從上堵頭的通孔進(jìn)入模 擬漏層；下堵頭的通孔直接與容器連接，從地層滲出的堵漏液通過下堵頭的通孔接到容 器中。
專利摘要本實用新型涉及一種高保真鉆井地層漏失模擬裝置，該裝置至少包括模擬漏層、耐高溫高壓膠筒、夾持器、堵頭和加熱器，模擬漏層填充在對開巖心筒中，對開巖心筒外套有耐高溫高壓膠筒，耐高溫高壓膠筒外安裝有夾持器，夾持器外套有加熱器，填充有模擬漏層的對開巖心筒上下兩端均設(shè)有堵頭。本實用新型根據(jù)地層漏失巖石物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)，模擬地層縫洞幾何相似、化學(xué)相似、動力相似、運動相似和材料相似等主要相似條件，在進(jìn)行堵漏評價時可以高度滿足井底壓差、泥漿中加入的堵漏材料的性質(zhì)、尺寸及加入的堵漏材料與地層的相互作用。該裝置可重復(fù)使用，成本低廉，操作方便，具有廣闊的應(yīng)用價值和市場前景。
文檔編號E21B47/10GK201292847SQ20082019321
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者斌 竇 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)