專利名稱：一種井下環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油田、礦山等行業(yè)的試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及ー種井下環(huán)境模擬裝置。
背景技術(shù)：
目前，有關(guān)井下環(huán)境模擬的技術(shù)包括以下幾種西南石油大學(xué)設(shè)計(jì)了模擬3000m井下エ況的高溫高壓模擬井筒，是ー種井下工具和儀器儀表研發(fā)的試驗(yàn)平臺(tái)。該裝置通過(guò)泵和電加熱器循環(huán)加熱井筒內(nèi)的液壓油，使其基本達(dá)到預(yù)期溫度。用加壓泵循環(huán)加壓至設(shè)定壓力，再由循環(huán)泵和盤管保持設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)井下溫度和壓カ環(huán)境。該裝置由加溫系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，包括循環(huán)泵、電加熱器、電磁換向閥、井筒、加壓柱塞泵、加壓閥等。該裝置的井筒內(nèi)徑為Φ 177. 8mm，模擬井內(nèi)溫度120°C，井底壓カ40MPa。該裝置沒(méi)有地層巖心模塊與地層流體模擬模塊。另外，試驗(yàn)時(shí)可放入到模擬井筒內(nèi)部的儀器外徑范圍較小，且模擬的井底壓カ較小，因此其應(yīng)用范圍受到了限制。原地礦部探礦エ藝研究所研制了 M150模擬井筒，用來(lái)模擬井底狀況和井底參數(shù)，解決野外試驗(yàn)研制工作周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，檢測(cè)手段欠缺等問(wèn)題。該裝置由底座、筒體、觀察筒、出水ロ組件、密封部分組成。最大模擬井底壓カ2. 45MPa，模擬溫度最高150°C。勝利石油管理局鉆井エ藝研究院提出了研制模擬6000m深井鉆進(jìn)模擬井筒的機(jī)構(gòu)的方案。該裝置主要由上固定帽、支座、泥漿出口、上密封塞、上鋼端帽、高壓膠囊、加熱層等部分組成。利用該裝置可進(jìn)行井下鉆具エ藝技術(shù)研究，深井鉆井液特性與鉆進(jìn)地層相適應(yīng)試驗(yàn)等工作。模擬上覆巖層壓カ150MPa，圍壓70MPa，井底壓カ82. 5MPa，巖樣溫度220°C。井底溫度由巖樣周圍的加熱套模擬，井底壓カ由鉆井液密閉回路控制。大慶石油管理局研制了可模擬6000m井下環(huán)境的鉆井全尺寸綜合模擬試驗(yàn)裝置。其中高溫高壓模擬井筒由油壓泵組合體、軸壓泵、調(diào)壓泵、密封壓カ泵、巖石試樣等組成。可模擬井底巖石溫度210°C，孔隙壓力64. 2MPa，。井底溫度由安裝在井筒外壁的加熱套及從鉆頭噴出的高溫鉆井液來(lái)維持。井底壓カ采用鉆井液密閉回路來(lái)控制。該裝置為鉆井模擬臺(tái)架，動(dòng)態(tài)模擬鉆井過(guò)程，井筒內(nèi)巖心模擬垂直方向地層。上述原地礦部探礦エ藝研究所研制的M150模擬井筒、勝利石油管理局鉆井エ藝研究院研制的模擬6000m深井鉆井模擬井筒和大慶石油管理局研制的模擬6000m井下環(huán)境鉆井全尺寸綜合模擬試驗(yàn)裝置，都是動(dòng)態(tài)模擬井下鉆具エ況，進(jìn)行鉆井液、巖樣、性能試驗(yàn)研究，還可進(jìn)行地層巖石特征、破碎機(jī)理、破巖工具等課題研究。但是，這三種裝置中巖心均安裝在裝置的井筒中部，模擬的是垂直方向地層，不能模擬水平方向地層。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供ー種井下環(huán)境模擬裝置，可在地面模擬井下真實(shí)環(huán)境，可作為隨鉆地層壓カ測(cè)量短節(jié)及其它井下工具、儀器的、地面試驗(yàn)、測(cè)試平臺(tái)。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的ー種井下環(huán)境模擬裝置，該裝置包括模擬井筒I、地層巖心模擬模塊2、地層流體模擬模塊3、地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5和數(shù)據(jù)采集與控制模塊7 ；所述模擬井筒I用于模擬井眼，待測(cè)的井下工具或儀器放置在所述模擬井筒I內(nèi)；所述地層巖心模擬模塊2用于模擬水平方向地層，其安裝在所述模擬井筒I的筒壁上，其一端與模擬井筒I的內(nèi)腔相連通，另一端與地層流體模擬模塊3的一端相連通；所述地層流體模擬模塊3用于模擬真實(shí)地層流體，其一端與地層巖心模擬模塊2相連通，另一端與地層壓カ模擬模塊4相連通； 所述地層壓カ模擬模塊4用于模擬地層壓力，其輸出的壓カ通過(guò)地層流體模擬模塊3的傳遞，作用在地層巖心模擬模塊2上；所述環(huán)空壓カ模擬模塊5用于模擬井底環(huán)空壓力，其與模擬井筒I的內(nèi)腔連通，向模擬井筒I內(nèi)部施加高壓；所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7用于對(duì)地層壓カ模擬模塊4的輸出值即地層壓力、環(huán)空壓カ模擬模塊5的輸出值即環(huán)空壓カ做閉環(huán)反饋控制，使地層壓力、環(huán)空壓力的輸出值與各自的預(yù)設(shè)值相近，對(duì)地層壓カ與環(huán)空壓カ進(jìn)行精確控制。所述模擬井筒I包括上端蓋、井壁和下端蓋，所述井壁為套筒結(jié)構(gòu)，兩端帶有外翻邊，上端蓋與井壁上端的外翻邊通過(guò)螺栓連接，下端蓋與井壁下端的外翻邊通過(guò)螺栓連接；井筒的內(nèi)腔形成了測(cè)試井下工具與儀器的空間；在所述模擬井筒I的筒壁上開(kāi)有入口，在上端蓋上開(kāi)有出口。所述井下環(huán)境模擬裝置進(jìn)ー步包括井底溫度模擬模塊6，其向模擬井筒I內(nèi)提供高溫流體，用于模擬井底溫度。所述井下環(huán)境模擬裝置進(jìn)ー步包括熱交換器8，所述熱交換器8螺旋纏繞在所述模擬井筒I的外壁上；所述井底溫度模擬模塊6包括電機(jī)、高溫液壓泵、電加熱器、雙向液壓鎖、電磁換向閥、電磁閥和溫度傳感器；所述電機(jī)與高溫液壓泵相連，帶動(dòng)高溫液壓泵回轉(zhuǎn)；高溫液壓泵有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與電磁換向閥相連，第二個(gè)接ロ與電磁閥相連；電磁換向閥有3個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵連接，第二個(gè)接ロ與油箱相連，第三個(gè)接ロ與雙向液壓鎖連接；雙向液壓鎖的4個(gè)接ロ，分別連接模擬井筒I筒壁上的入口、模擬井筒I的上端蓋上的出ロ、電磁換向閥及油箱；電磁閥有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵連接，第二個(gè)接ロ與熱交換器8的上端連接，熱交換器8的下端接入油箱；在雙向液壓鎖與模擬井筒I的上端蓋上的出ロ之間的管路上裝有溫度傳感器；在所述雙向液壓鎖與模擬井筒I上端蓋上的出ロ之間的管路上安裝有截止閥；數(shù)據(jù)采集與控制模塊7分別連接電加熱器和溫度傳感器；所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7進(jìn)ー步用于對(duì)井底溫度模擬模塊6的輸出值即井底溫度做閉環(huán)反饋控制，使井底溫度的輸出值與預(yù)設(shè)值相近，對(duì)井底溫度進(jìn)行精確控制。所述環(huán)空壓カ模擬模塊5包括電機(jī)、液壓泵、電磁閥、調(diào)速閥、增壓缸、電磁換向閥和壓カ傳感器；所述電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器再與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ與調(diào)速閥的一端相連通，調(diào)速閥的另一端與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ與增壓缸的上腔連通，增壓缸的上腔與電磁閥的ー個(gè)接ロ相連通，電磁閥的另ー個(gè)接ロ與模擬井筒I的筒壁上的入口連接；所述壓カ傳感器安裝在所述環(huán)空壓カ模擬模塊5與模擬井筒I連接的管路上；所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7分別與液壓泵和壓カ傳感器連接。在所述地層巖心模擬模塊2內(nèi)部裝有巖心；根據(jù)試驗(yàn)要求，可更換不同物理性質(zhì)的巖心，模擬水平方向地層；根據(jù)試驗(yàn)要求，在所述地層流體模擬模塊3內(nèi)可更換不同性質(zhì)的流體模擬真實(shí)地層流體。所述地層壓カ模擬模塊4采用液壓系統(tǒng)，其輸出的高壓油液先進(jìn)入地層流體模擬模塊3，再通過(guò)地層流體模擬模塊3進(jìn)入地層巖心模擬模塊2 ； 所述地層巖心模擬模塊2包括外安裝座、法蘭盤、高壓油ロ、模擬巖心安裝座、巖心和密封件；所述模擬巖心安裝座和外安裝座均為一端帶法蘭的套筒狀結(jié)構(gòu)，巖心外包裹有密封件，巖心及密封件一起安裝在所述模擬巖心安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座再安裝在外安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座的法蘭的內(nèi)端面與外安裝座的法蘭的外端面接觸，模擬巖心安裝座的法蘭的外端面與法蘭盤接觸，通過(guò)螺栓將法蘭盤、模擬巖心安裝座和外安裝座固定在一起；所述外安裝座固定在模擬井筒I的井壁上，模擬巖心安裝座一端插入地層巖心模擬模塊安裝孔內(nèi)，在法蘭盤的中心安裝有高壓油ロ，模擬地層流體通過(guò)高壓油ロ進(jìn)入巖心，再通過(guò)巖心滲透進(jìn)入模擬井筒I內(nèi)；所述地層流體模擬模塊3為液壓缸結(jié)構(gòu)，缸體內(nèi)裝有活塞，活塞將缸體分為兩個(gè)腔，活塞的一側(cè)為高壓液壓油腔，另ー側(cè)為模擬地層流體腔；在所述高壓液壓油腔一側(cè)開(kāi)有液壓油入口，在高壓液壓油腔上端開(kāi)有排氣ロ ；在所述模擬地層流體腔的一側(cè)開(kāi)有模擬地層流體出口，在模擬地層流體腔的上端開(kāi)有模擬地層流體注入ロ ；所述液壓油入口與地層壓カ模擬模塊4相連通，所述模擬地層流體出口與地層巖心模擬模塊2上的高壓油ロ相連通；電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通；增壓缸的上腔也與電磁閥連通；液壓泵的出油ロ還接有溢流閥；所述地層壓カ模擬模塊4包括電磁閥、增壓缸、調(diào)速閥、電磁換向閥、液壓泵和電機(jī)；電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通。增壓缸的上腔也與電磁閥連通。液壓泵的出油ロ還接有溢流閥。所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7通過(guò)壓カ傳感器采集地層壓カ模擬模塊4與環(huán)空壓力模擬模塊5輸出的地層壓カ與環(huán)空壓力信號(hào)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化與調(diào)制處理送入エ控機(jī)，分別與預(yù)設(shè)的地層壓カ和環(huán)空壓カ數(shù)值做比較，兩者的差值作為控制信號(hào)，控制地層壓カ模擬模塊4與環(huán)空壓カ模擬模塊5的輸出壓力，使輸出的地層壓力、環(huán)空壓カ與預(yù)先設(shè)定的地層壓カ數(shù)值、環(huán)空壓カ數(shù)值相近或相似，達(dá)到精確閉環(huán)反饋控制地層壓力、環(huán)空壓力的目的。所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7通過(guò)溫度傳感器采集井底溫度模擬模塊6輸出的溫度信號(hào)，然后經(jīng)a/d轉(zhuǎn)化與調(diào)制處理送入エ控機(jī)，與預(yù)設(shè)的井底溫度做比較，兩者的差值作為控制信號(hào)，控制井底溫度模擬模塊6的輸出值，使井底溫度模擬模塊6的輸出溫度與預(yù)先設(shè)定的井底溫度數(shù)值相近或相似，達(dá)到精確閉環(huán)反饋控制井底溫度的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是(I)利用本實(shí)用新型可以在室內(nèi)模擬井下環(huán)境，包括不同巖性、不同物理性質(zhì)(如滲透率等)的地層、地層流體、地層壓力、環(huán)空壓力、井底溫度；(2)利用該裝置，可進(jìn)行井下工具、儀器抗高溫、抗高壓的工作壽命的地面測(cè)試；(3)利用該裝置可進(jìn)行隨鉆地層壓カ測(cè)量短節(jié)工作可靠性測(cè)試；(4)利用該裝置，避免了在鉆井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行井下工具、儀器試驗(yàn)時(shí)的設(shè)備搬遷、操作維護(hù)不便、影響鉆進(jìn)效率以及增大鉆井成本的問(wèn)題，同時(shí)也降低了試驗(yàn)難度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

圖I是本實(shí)用新型井下環(huán)境模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為模擬井筒，2為地層巖心模擬模塊，3為地層流體模擬模塊，4為地層壓カ模擬模塊，5為環(huán)空壓カ模擬模塊，6為井底溫度模擬模塊，7為數(shù)據(jù)采集及控制模塊，8為熱交換器。圖2是本實(shí)用新型井下環(huán)境模擬裝置中的環(huán)空壓カ模擬模塊5的組成圖。圖中，9為液壓泵，10為電磁閥，11為調(diào)速閥，12為增壓缸，13為電磁換向閥，14為壓カ傳感器。圖3是本實(shí)用新型井下環(huán)境模擬裝置中的井底溫度模擬模塊6的組成圖。圖中，15為高溫液壓泵，16為電加熱器，17為電磁換向閥，18為電磁閥，19a和19b為溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)描述本實(shí)用新型井下環(huán)境模擬裝置的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括以下部分(I)模擬井筒I模擬井筒I包括上端蓋、井壁和下端蓋，根據(jù)鉆井實(shí)際井下環(huán)境與尺寸進(jìn)行耐高溫高壓設(shè)計(jì)，其內(nèi)徑為280mm，高2400mm，但不限于這些尺寸。井壁外側(cè)安裝地層巖心模擬模塊2，井筒內(nèi)壁形成了測(cè)試井下工具與儀器的空間。在所述模擬井筒I的筒壁上開(kāi)有入ロ，在上端蓋上開(kāi)有出口。(2)地層巖心模擬模塊2地層巖心模擬模塊2安裝在模擬井筒I的筒壁上,用于模擬水平方向地層。地層巖心模擬模塊2 —端與地層流體模擬模塊3相通,另一端與模擬井筒I的內(nèi)腔相通。地層巖心模擬模塊2內(nèi)部裝有巖心，根據(jù)試驗(yàn)需求，可更換不同物理性質(zhì)的巖心，模擬水平方向地層。具體來(lái)說(shuō)，所述地層巖心模擬模塊2包括外安裝座、法蘭盤、高壓油ロ、模擬巖心安裝座、巖心和密封件；[0051]所述模擬巖心安裝座和外安裝座均為一端帶法蘭的套筒狀結(jié)構(gòu)，巖心外包裹有密封件，巖心及密封件一起安裝在所述模擬巖心安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座再安裝在外安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座的法蘭的內(nèi)端面與外安裝座的法蘭的外端面接觸，模擬巖心安裝座的法蘭的外端面與法蘭盤接觸，通過(guò)螺栓將法蘭盤、模擬巖心安裝座和外安裝座固定在一起;所述外安裝座固定在模擬井筒I的井壁上，模擬巖心安裝座一端插入地層巖心模擬模塊安裝孔內(nèi)，在法蘭盤的中心安裝有高壓油ロ，模擬地層流體通過(guò)高壓油ロ進(jìn)入巖心，再通過(guò)巖心滲透進(jìn)入模擬井筒I內(nèi)。(3)地層流體模擬模塊3地層流體模擬模塊3 —端連通地層壓カ模擬模塊4,另一端與地層巖心模擬模塊2相連。根據(jù)試驗(yàn)要求，可更換不同性質(zhì)的流體模擬真實(shí)地層流體。 具體來(lái)說(shuō)，所述地層流體模擬模塊3為液壓缸結(jié)構(gòu)，缸體內(nèi)裝有活塞，活塞將缸體分為兩個(gè)腔，活塞的一側(cè)為高壓液壓油腔，另ー側(cè)為模擬地層流體腔；在所述高壓液壓油腔一側(cè)開(kāi)有液壓油入ロ，在高壓液壓油腔上端開(kāi)有排氣ロ ；在所述模擬地層流體腔的ー側(cè)開(kāi)有模擬地層流體出ロ，在模擬地層流體腔的上端開(kāi)有模擬地層流體注入ロ；所述液壓油入口與地層壓カ模擬模塊4相連通，所述模擬地層流體出ロ與地層巖心模擬模塊2上的高壓油ロ相連通；電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通；增壓缸的上腔也與電磁閥連通；液壓泵的出油ロ還接有溢流閥。(4)地層壓カ模擬模塊4地層壓カ模擬模塊4通過(guò)地層流體模擬模塊3向地層巖心模擬模塊2提供不同壓力的高壓油，模擬地層壓力。地層壓カ模擬模塊4由液壓元件等組成。高壓油液的壓カ通過(guò)地層流體模擬模塊3的傳遞，作用在地層巖心模擬模塊2的巖心端面上，模擬真實(shí)地層壓力。模擬地層壓カ值最高可達(dá)70MPa(范圍為O. l-70MPa。)，但不限于這些數(shù)值。具體來(lái)說(shuō)，該模塊包括電磁閥、增壓缸、調(diào)速閥、電磁換向閥、液壓泵和電機(jī)。液壓油的壓カ通過(guò)地層流體模擬模塊作用在地層巖心模擬模塊內(nèi)的巖心上，來(lái)模擬真實(shí)的地層壓力。液壓泵的輸出壓力有限，為模擬更大壓力范圍的地層壓力，采用增壓缸放大液壓泵輸出壓カ的方法模擬地層壓カ。電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通。增壓缸的上腔也與電磁閥連通。液壓泵的出油ロ還接有溢流閥。使用時(shí)，向電動(dòng)機(jī)供電，帶動(dòng)液壓泵回轉(zhuǎn)，高壓液壓油經(jīng)過(guò)換向閥，再通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥進(jìn)入增壓缸的下腔，通過(guò)增壓缸的增壓作用，高壓油的壓カ數(shù)值在增壓缸的上腔被放大，通過(guò)電磁閥后進(jìn)入地層流體模擬模塊3，然后作用在地層巖心模擬模塊2內(nèi)的巖心上，模擬地層壓力。換向閥控制增壓缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)方向，高壓油進(jìn)入增壓缸的下腔，活塞向上運(yùn)動(dòng)到增壓缸的上腔頂端后，控制換向閥，關(guān)閉電磁閥，高壓油作用在增壓缸的上腔頂端，活塞向下運(yùn)動(dòng)，回到增壓缸的下腔低端，恢復(fù)初始狀態(tài)。需要再次增壓時(shí)，控制換向閥，使高壓油進(jìn)入液壓缸的下腔，活塞再次向上運(yùn)動(dòng)，放大液壓泵的輸出壓力，模擬地層壓力。調(diào)速閥控制液壓缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)速度，使液壓缸上腔的壓カ勻速増大，保持地層壓カ增長(zhǎng)的穩(wěn)定性，提高地層壓カ控制精度。當(dāng)?shù)貙訅亥叩筋A(yù)先設(shè)定的數(shù)值后，電磁閥可切斷地層流體模擬模塊3的液壓源，進(jìn)而保持地層巖心模擬模塊內(nèi)的地層壓力。此時(shí)液壓泵可停止轉(zhuǎn)動(dòng)，節(jié)省能量。當(dāng)?shù)貙訅亥珳p小時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟液壓泵，繼續(xù)通過(guò)地層流體模擬模塊3向地層巖心模擬模塊2內(nèi)的巖心提供模擬地層流體，直到地層壓カ與預(yù)設(shè)值相近，液壓泵再次停止運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)環(huán)空壓カ模擬模塊5環(huán)空壓カ模擬模塊5采用高溫液壓油作為介質(zhì)，通過(guò)液壓系統(tǒng)向模擬井筒I內(nèi)提
供不同壓カ的高壓油，用來(lái)模擬環(huán)空壓力。具體到圖1，環(huán)空壓カ模擬模塊5的高壓油從模擬井筒I的筒壁上的入口進(jìn)入模擬井筒1，給模擬井筒I加壓。模擬環(huán)空壓カ的高壓油不能從上端蓋進(jìn)入模塊6，如圖3所示，從上端蓋出口出來(lái)的管線有截止閥，可以關(guān)閉，阻止高壓油液進(jìn)入井底溫度模擬模塊6，而且井底溫度模擬模塊6里面也有雙向液壓鎖，阻止模擬環(huán)空壓カ的液壓油進(jìn)入。如圖2所示，該模塊包括電機(jī)、液壓泵9、電磁閥10、調(diào)速閥11、增壓缸12、電磁換向閥13、壓カ傳感器14。環(huán)空壓カ模擬模塊5輸出的液壓油作用在模擬井筒I內(nèi)，來(lái)模擬環(huán)空壓力。液壓泵9的輸出壓力有限，為模擬更大壓力范圍的環(huán)空壓力，采用增壓缸12放大液壓泵9輸出壓力的方法模擬環(huán)空壓力。電機(jī)與液壓泵9相連，電磁換向閥10的第一個(gè)接ロ與液壓泵9相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器再與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ與調(diào)速閥11的一端相連通，調(diào)速閥11的另一端與增壓缸12的下腔相連通，第四個(gè)接ロ與增壓缸12的上腔連通，增壓缸12的上腔與電磁閥13的ー個(gè)接ロ相連通，電磁閥13的另ー個(gè)接ロ與模擬井筒I的筒壁上的入口連接；在環(huán)空壓カ模擬模塊5與模擬井筒I連接的管路上接有壓カ傳感器14 ;所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊7分別與液壓泵9和壓カ傳感器14連接。使用時(shí)，向電動(dòng)機(jī)供電，帶動(dòng)液壓泵9回轉(zhuǎn)，高壓液壓油經(jīng)過(guò)換向閥10，再經(jīng)過(guò)調(diào)速閥11進(jìn)入增壓缸12的下腔，通過(guò)增壓缸的增壓作用，高壓油的壓カ數(shù)值在增壓缸12的上腔被放大，通過(guò)電磁閥13后進(jìn)入模擬井筒I內(nèi)，模擬環(huán)空壓力。換向閥10控制增壓缸12內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到增壓缸12的上腔頂端后，控制換向閥10，高壓油作用在增壓缸12上腔頂端，增壓缸12內(nèi)的活塞向下運(yùn)動(dòng)，回復(fù)到初始位置。需要再次增壓時(shí)，控制換向閥10，使高壓油進(jìn)入液壓缸12的下腔，液壓缸12內(nèi)的活塞再次向上運(yùn)動(dòng)，放大液壓泵9的輸出壓力，模擬環(huán)空壓力。調(diào)速閥11控制液壓缸12內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)速度，使液壓缸12上腔的壓カ勻速増大，保持環(huán)空壓カ增長(zhǎng)的穩(wěn)定性，提高環(huán)空壓カ控制精度。當(dāng)環(huán)空壓力升高到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值后，電磁閥13可切斷環(huán)空壓カ模擬模塊5的液壓源，進(jìn)而保持模擬井筒I內(nèi)的環(huán)空壓力。此時(shí)液壓泵9可停止轉(zhuǎn)動(dòng)，節(jié)省電能。當(dāng)環(huán)空壓力減小時(shí)，數(shù)據(jù)采集與控制模塊7自動(dòng)開(kāi)啟液壓泵9，打開(kāi)電磁閥13，繼續(xù)向模擬井筒I內(nèi)提供高壓油，壓カ傳感器14檢測(cè)到環(huán)空壓力與預(yù)設(shè)值相近，液壓泵9再次停止運(yùn)轉(zhuǎn)。模擬井底環(huán)空壓カ值最高可達(dá)70MPa(范圍是O. l_70MPa。)，但不限于這些數(shù)值。[0071](6)井底溫度模擬模塊6井底溫度模擬模塊6向模擬井筒I提供高溫流體，模擬井底溫度。該模塊由抗高溫液壓元件組成。如圖3所示，井底溫度模擬模塊6模擬井底高溫狀態(tài)，最高溫度125°C，包括電機(jī)、高溫液壓泵15、電加熱器16、電磁換向閥17、電磁閥18、溫度傳感器19a、19b。電機(jī)與高溫液壓泵15相連，帶動(dòng)高溫液壓泵15回轉(zhuǎn)；高溫液壓泵15有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與電磁換向閥17相連，第二個(gè)接ロ與電磁閥18相連；電磁換向閥17有3個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵15連接，第二個(gè)接ロ與油箱相連，第三個(gè)接ロ與雙向液壓鎖連接。雙向液壓鎖的4個(gè)接ロ，分別連接模擬井筒I筒壁上的入口、模擬井筒I的上端蓋上的出ロ、電磁換向閥17及油箱。電磁閥18有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵15連接，第二個(gè)接ロ與熱交換器8的上端連接，熱交換器8的下端接入油箱。在雙向液壓鎖與模擬井筒I的上端蓋上的出ロ之間的管路上裝有溫度傳感器19a，數(shù)據(jù)采集與控制模塊7分別連接電加 熱器16和溫度傳感器19a。另外，在在下部油箱內(nèi)安裝有溫度傳感器1%，其測(cè)定的溫度不需要給控制模塊7。測(cè)試開(kāi)始時(shí)，電加熱器16先將油液加熱至設(shè)計(jì)溫度，電磁閥18關(guān)閉，電磁閥17閥芯處于右位，液壓泵15將高溫油液泵入模擬井筒I內(nèi)，并注滿。模擬井眼內(nèi)注滿高溫液壓油后，在模擬井筒I外圍安裝有熱交換器8,電磁閥17處于左位,打開(kāi)電磁閥18,向熱交換器內(nèi)通入循環(huán)的高溫油液，通過(guò)熱傳導(dǎo)控制并保持模擬井眼內(nèi)的油液溫度在設(shè)定溫度，起微調(diào)溫度作用。溫度傳感器19a檢測(cè)模擬井眼內(nèi)的溫度，如低于設(shè)定溫度，則向電加熱器16供電，加熱液壓油，通過(guò)在熱交換器8內(nèi)循環(huán)，經(jīng)熱傳導(dǎo)使模擬井筒I內(nèi)溫度上升至設(shè)定溫度。如模擬井筒I內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度，則數(shù)據(jù)采集與控制模塊7停止向電加熱器16供電，使系統(tǒng)冷卻至設(shè)定溫度，達(dá)到閉環(huán)反饋精確控制井底溫度的目的。高溫流體被送至模擬井筒I周圍的熱交換器8，通過(guò)熱傳導(dǎo)加熱并保持模擬井筒內(nèi)流體的溫度，模擬井底溫度，溫度值最高可達(dá)125°C (范圍是25-125°C。)，但不限于這些數(shù)值。(7)數(shù)據(jù)采集與控制模塊7數(shù)據(jù)采集與控制模塊7的作用是對(duì)地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5、井底溫度模擬模塊6的輸出值，即地層壓力、環(huán)空壓力、井底溫度做閉環(huán)反饋控制，使這些壓力、溫度輸出值與預(yù)設(shè)值相近，對(duì)地層壓カ與環(huán)空壓カ進(jìn)行精確控制。使用時(shí)，井底溫度模擬模塊6內(nèi)的加熱裝置將流體(比如液壓油)加熱至預(yù)設(shè)溫度，然后將流體注入模擬井筒I的密閉空間內(nèi)，如圖3所示，流體從模擬井筒I筒壁上的的入口進(jìn)入，從模擬井筒I上端蓋上的出口排出，循環(huán)一段時(shí)間，采用這種低進(jìn)高出的循環(huán)方式是為了模擬井筒I內(nèi)完全充滿液壓油，將模擬井筒I內(nèi)空氣完全排出，形成井底高溫環(huán)境。通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬井筒I內(nèi)的溫度，然后高溫流體停止注入，并在模擬井筒I外圍的熱交換器8內(nèi)循環(huán)。通過(guò)熱傳遞，對(duì)模擬井筒I內(nèi)的高溫流體保溫，使模擬井筒I內(nèi)的溫度維持在設(shè)定溫度。如果模擬井筒I內(nèi)的溫度降低，則向熱交換器8內(nèi)通入溫度更高的高溫流體，使模擬井筒I內(nèi)的溫度上升至設(shè)定溫度，起到調(diào)節(jié)模擬井筒溫度與保溫的作用。模擬井筒I內(nèi)的溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定值后，啟動(dòng)環(huán)空壓カ模擬模塊5。環(huán)空壓カ模擬模塊5向模擬井筒I內(nèi)注入一定量的高壓油液，模擬環(huán)空壓力。此時(shí)模擬井筒I內(nèi)的壓カ逐步升高，達(dá)到環(huán)空壓カ預(yù)先設(shè)定值后，環(huán)空壓カ模擬模塊5停止工作。壓カ傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)模擬井筒I內(nèi)的環(huán)空壓力，如低于預(yù)設(shè)值，環(huán)空壓カ模擬模塊5繼續(xù)工作，直至恢復(fù)到環(huán)空壓カ預(yù)設(shè)值。高壓油液與上述高溫液壓油有一定混合，直到試驗(yàn)結(jié)束，在環(huán)空壓力模擬模塊5加壓過(guò)程中，沒(méi)有流體從上端蓋的出ロ流出。環(huán)空壓カ模擬模塊5工作的同時(shí)，地層壓カ模擬模塊4也處于工作狀態(tài)。地層壓カ模擬模塊4向地層流體模擬模塊3內(nèi)注入一定量的高壓油液，模擬地層壓力。此時(shí)地層壓カ模擬模塊4的輸出壓力逐步升高，達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的地層壓カ后，地層壓カ模擬模塊4停止工作。壓カ傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)地層壓力，如果低于預(yù)設(shè)值，地層壓カ模擬模塊4繼續(xù)工作，直至恢復(fù)到預(yù)設(shè)的地層壓カ值。地層流體模擬模塊3與地層壓カ模擬模塊4相連。地層壓カ模擬模塊4的高壓油液作用在地層流體模擬模塊3內(nèi)。地層流體模擬模塊3由活塞分隔為兩部分，左側(cè)容納液 壓油，右側(cè)容納地層流體，由于活塞具有密封作用，兩側(cè)的流體不能相互混合。從地層壓カ模擬模塊4出來(lái)的液壓油直接進(jìn)入到地層流體模擬模塊左側(cè)腔室，活塞在高壓作用下將其右側(cè)的地層流體注入到地層巖心模擬模塊2內(nèi)。根據(jù)試驗(yàn)要求，地層流體模擬模塊3可更換不同性質(zhì)的地層流體，模擬井下真實(shí)狀況。地層巖心模擬模塊2與地層流體模擬模塊3相連。在地層壓力作用下，地層流體滲入地層巖心模擬模塊2內(nèi)的巖心中，再?gòu)膸r心滲透到模擬井筒I內(nèi)，模擬地層內(nèi)的流體。巖心根據(jù)試驗(yàn)要求可更換，模擬不同物理性質(zhì)的地層。本實(shí)用新型中，地層巖心模擬模塊2安裝在模擬井筒I的外側(cè)，模擬水平方向地層。因此，除了對(duì)其它井下工具、儀器進(jìn)行試驗(yàn)夕卜，還可對(duì)地層壓カ測(cè)量短節(jié)進(jìn)行地面測(cè)試。模擬井筒I與地層巖心模擬模塊2相連。試驗(yàn)時(shí),一般的井下工具與儀器可放置在模擬井筒I的中部，做抗高溫、抗高壓試驗(yàn)。地層壓カ測(cè)量短節(jié)在模擬井筒I內(nèi)做測(cè)試吋，可將地層壓カ測(cè)量短節(jié)的探頭頂靠在地層巖心模擬模塊2位于模擬井筒I內(nèi)的ー側(cè)，然后進(jìn)行測(cè)試。數(shù)據(jù)采集與控制模塊7的作用是對(duì)地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5、井底溫度模擬模塊6的輸出值，即地層壓力、環(huán)空壓力、井底溫度做閉環(huán)反饋控制，使這些壓力、溫度輸出值與預(yù)設(shè)值相近，對(duì)地層壓カ與環(huán)空壓カ進(jìn)行精確控制。數(shù)據(jù)采集與控制模塊7的功能由エ控機(jī)完成，其工作原理如下數(shù)據(jù)采集與控制模塊7通過(guò)壓カ傳感器采集地層壓カ模擬模塊4與環(huán)空壓カ模擬模塊5輸出的地層壓カ與環(huán)空壓力信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換與調(diào)制處理送入エ控機(jī)，分別與預(yù)設(shè)的地層壓力、環(huán)空壓カ數(shù)值做比較，兩者的差值作為控制信號(hào)，控制地層壓カ模擬模塊4與環(huán)空壓カ模擬模塊5的輸出壓力，使地層壓カ模擬模塊4與環(huán)空壓カ模擬模塊5輸出的地層壓力、環(huán)空壓力與預(yù)先設(shè)定的地層壓カ數(shù)值、環(huán)空壓カ數(shù)值相近或相似，達(dá)到精確閉環(huán)反饋控制地層壓カ、環(huán)空壓カ的目的。數(shù)據(jù)采集及控制模塊7通過(guò)溫度傳感器采集井底溫度模擬模塊6輸出的溫度信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換與調(diào)制處理送入エ控機(jī)，與預(yù)設(shè)的井底溫度做比較，兩者的差值作為控制信號(hào)，控制井底溫度模擬模塊6的輸出值，使井底溫度模擬模塊6的輸出溫度與預(yù)先設(shè)定的井底溫度數(shù)值相近或相似，精確控制井底溫度。[0089]所述井下環(huán)境模擬裝置的使用方法如下(I)根據(jù)試驗(yàn)要求選取地層巖心模擬模塊2的巖心，地層流體模擬模塊3內(nèi)的流體，并設(shè)定地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5、井底溫度模擬模塊6的預(yù)設(shè)值；(2)將待測(cè)試的井下工具或儀器放置于模擬井筒I內(nèi)；(3)將模擬井筒I密封；(4)井底溫度模擬模塊6開(kāi)機(jī)，數(shù)據(jù)采集與控制模塊7初始化，設(shè)定井底溫度初始值；(5)第五步在井底溫度模擬模塊6內(nèi)加熱液壓油至設(shè)定溫度，并注入到模擬井筒I內(nèi)，液壓油從模擬井筒I筒壁上的的入口進(jìn)入，從模擬井筒I上端蓋上的出ロ排出，循環(huán)ー段時(shí)間，這樣將模擬井筒I內(nèi)空氣完全排出，讓模擬井筒I內(nèi)完全充滿液壓油，形成井底高溫環(huán)境；(6)如數(shù)據(jù)采集與控制模塊7采集到的井底溫度達(dá)到設(shè)定值，井底溫度模擬模塊6停止向模擬井筒I內(nèi)注入高溫液壓油，進(jìn)行下一歩操作，否則數(shù)據(jù)采集與控制模塊7繼續(xù)調(diào)整井底溫度模擬模塊6的高溫液壓油輸出溫度，使高溫液壓油的輸出溫度接近或達(dá)到設(shè)定初始值，繼續(xù)向模擬井筒I內(nèi)注入液壓油；(7)從井底溫度模擬模塊6出來(lái)的高溫油液進(jìn)入熱交換器8內(nèi)循環(huán)，保持模擬井筒I內(nèi)的設(shè)定溫度；(8)設(shè)定地層壓力、環(huán)空壓力初始值，地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5開(kāi)機(jī)；(9)地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5分別持續(xù)向地層巖心模擬模塊2、模擬井筒I加壓；(10)如果數(shù)據(jù)采集與控制模塊7采集到的地層壓カ與環(huán)空壓カ達(dá)到設(shè)定值，進(jìn)行下一歩操作，否則數(shù)據(jù)采集與控制模塊7繼續(xù)調(diào)整地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5的輸出壓力，使輸出壓力接近或達(dá)到地層壓カ與環(huán)空壓力設(shè)定值；(11)如果需要開(kāi)始測(cè)試試驗(yàn)，進(jìn)行下一歩操作，否則等待；(12)模擬井筒I內(nèi)井下工具或儀器開(kāi)始測(cè)試試驗(yàn)；(13)如果結(jié)束本次測(cè)試，進(jìn)行下一歩操作，否則轉(zhuǎn)到(6)；(14)關(guān)閉井下溫度模擬模塊6 ；(15)關(guān)閉地層壓カ模擬模塊4、環(huán)空壓カ模擬模塊5 ；(16)裝置冷卻、泄壓；(17)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)7關(guān)機(jī)；(18)取出測(cè)試的井下工具或儀器；(19)數(shù)據(jù)后期處理與解釋(待測(cè)試工具內(nèi)帶有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，測(cè)試結(jié)束后將帶測(cè)試工具取出，井下載測(cè)試數(shù)據(jù))；(20)裝置保養(yǎng)，準(zhǔn)備下次測(cè)試。綜合上述分析，與西南石油大學(xué)研制的高溫高壓模擬井筒相比，本實(shí)用新型的模擬井筒內(nèi)徑較大，模擬井內(nèi)壓カ也較高，因此應(yīng)用范圍也較廣。與原地礦部探礦エ藝研究所等単位研制的鉆進(jìn)模擬井筒相比，本實(shí)用新型中模擬地層的巖心安裝在井筒側(cè)面，可模擬水平方向地層。而本實(shí)用新型除了進(jìn)行其它井下工具與儀器地面測(cè)試外，還可對(duì)隨鉆地層壓カ測(cè)量短節(jié)進(jìn)行地面測(cè)試、調(diào)試與試驗(yàn)，還可進(jìn)行地層壓カ測(cè)量算法的研究。在該裝置內(nèi)，其它井下工具儀器可進(jìn)行抗高溫、抗高壓試驗(yàn)。該裝置可解決野外試驗(yàn)工作周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，檢測(cè)手段欠缺等問(wèn)題，具有較好的應(yīng)用前景。上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實(shí)用新型公開(kāi)了的原理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施方式
所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的結(jié)構(gòu)只是 優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求1.ー種井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述井下環(huán)境模擬裝置包括模擬井筒(I)、地層巖心模擬模塊(2)、地層流體模擬模塊(3)、地層壓カ模擬模塊(4)、環(huán)空壓カ模擬模塊(5)和數(shù)據(jù)采集與控制模塊(7)； 所述模擬井筒(I)用于模擬井眼，待測(cè)的井下工具或儀器放置在所述模擬井筒(I)內(nèi)； 所述地層巖心模擬模塊(2)用于模擬水平方向地層，其安裝在所述模擬井筒(I)的筒壁上，其一端與模擬井筒(I)的內(nèi)腔相連通，另一端與地層流體模擬模塊(3)的一端相連通； 所述地層流體模擬模塊(3)用于模擬真實(shí)地層流體，其一端與地層巖心模擬模塊(2)相連通，另一端與地層壓カ模擬模塊(4)相連通； 所述地層壓カ模擬模塊(4)用于模擬地層壓力，其輸出的壓カ通過(guò)地層流體模擬模塊(3)的傳遞，作用在地層巖心模擬模塊(2)上； 所述環(huán)空壓カ模擬模塊(5)用于模擬井底環(huán)空壓力，其與模擬井筒(I)的內(nèi)腔連通，向模擬井筒(I)內(nèi)部施加高壓； 所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊(7)用于對(duì)地層壓カ模擬模塊(4)的輸出值即地層壓力、環(huán)空壓カ模擬模塊(5)的輸出值即環(huán)空壓カ做閉環(huán)反饋控制，使地層壓力、環(huán)空壓力的輸出值與各自的預(yù)設(shè)值相近，對(duì)地層壓カ與環(huán)空壓カ進(jìn)行精確控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述模擬井筒(I)包括上端蓋、井壁和下端蓋，所述井壁為套筒結(jié)構(gòu)，兩端帶有外翻邊，上端蓋與井壁上端的外翻邊通過(guò)螺栓連接，下端蓋與井壁下端的外翻邊通過(guò)螺栓連接；井筒的內(nèi)腔形成了測(cè)試井下エ具與儀器的空間；在所述模擬井筒(I)的筒壁上開(kāi)有入口，在上端蓋上開(kāi)有出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述井下環(huán)境模擬裝置進(jìn)一歩包括井底溫度模擬模塊出)，其向模擬井筒(I)內(nèi)提供高溫流體，用于模擬井底溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述井下環(huán)境模擬裝置進(jìn)一歩包括熱交換器(8)，所述熱交換器(8)螺旋纏繞在所述模擬井筒(I)的外壁上； 所述井底溫度模擬模塊(6)包括電機(jī)、高溫液壓泵、電加熱器、雙向液壓鎖、電磁換向閥、電磁閥和溫度傳感器；所述電機(jī)與高溫液壓泵相連，帶動(dòng)高溫液壓泵回轉(zhuǎn)；高溫液壓泵有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與電磁換向閥相連，第二個(gè)接ロ與電磁閥相連；電磁換向閥有3個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵連接，第二個(gè)接ロ與油箱相連，第三個(gè)接ロ與雙向液壓鎖連接；雙向液壓鎖的4個(gè)接ロ，分別連接模擬井筒(I)筒壁上的入口、模擬井筒(I)的上端蓋上的出ロ、電磁換向閥及油箱；電磁閥有2個(gè)接ロ，第一個(gè)接ロ與液壓泵連接，第二個(gè)接ロ與熱交換器(8)的上端連接，熱交換器(8)的下端接入油箱；在雙向液壓鎖與模擬井筒(I)的上端蓋上的出口之間的管路上裝有溫度傳感器；在所述雙向液壓鎖與模擬井筒(I)上端蓋上的出口之間的管路上安裝有截止閥；數(shù)據(jù)采集與控制模塊(7)分別連接電加熱器和溫度傳感器； 所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊(7)進(jìn)ー步用于對(duì)井底溫度模擬模塊(6)的輸出值即井底溫度做閉環(huán)反饋控制，使井底溫度的輸出值與預(yù)設(shè)值相近，對(duì)井底溫度進(jìn)行精確控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述環(huán)空壓カ模擬模塊(5)包括電機(jī)、液壓泵、電磁閥、調(diào)速閥、增壓缸、電磁換向閥和壓カ傳感器；所述電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器再與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ與調(diào)速閥的一端相連通，調(diào)速閥的另ー端與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ與增壓缸的上腔連通，增壓缸的上腔與電磁閥的一個(gè)接ロ相連通，電磁閥的另ー個(gè)接ロ與模擬井筒(I)的筒壁上的入口連接；所述壓カ傳感器安裝在所述環(huán)空壓カ模擬模塊(5)與模擬井筒(I)連接的管路上；所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊(7)分別與液壓泵和壓カ傳感器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于在所述地層巖心模擬模塊(2)內(nèi)部裝有巖心； 根據(jù)試驗(yàn)要求，可更換不同物理性質(zhì)的巖心，模擬水平方向地層； 根據(jù)試驗(yàn)要求，在所述地層流體模擬模塊(3)內(nèi)可更換不同性質(zhì)的流體模擬真實(shí)地層流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的井下環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述地層壓カ模擬模塊(4)采用液壓系統(tǒng)，其輸出的高壓油液先進(jìn)入地層流體模擬模塊(3)，再通過(guò)地層流體模擬模塊(3)進(jìn)入地層巖心模擬模塊(2); 所述地層巖心模擬模塊(2)包括外安裝座、法蘭盤、高壓油ロ、模擬巖心安裝座、巖心和密封件；所述模擬巖心安裝座和外安裝座均為一端帶法蘭的套筒狀結(jié)構(gòu)，巖心外包裹有密封件，巖心及密封件一起安裝在所述模擬巖心安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座再安裝在外安裝座內(nèi)，模擬巖心安裝座的法蘭的內(nèi)端面與外安裝座的法蘭的外端面接觸，模擬巖心安裝座的法蘭的外端面與法蘭盤接觸，通過(guò)螺栓將法蘭盤、模擬巖心安裝座和外安裝座固定在一起；所述外安裝座固定在模擬井筒(I)的井壁上，模擬巖心安裝座一端插入地層巖心模擬模塊安裝孔內(nèi)，在法蘭盤的中心安裝有高壓油ロ，模擬地層流體通過(guò)高壓油ロ進(jìn)入巖心，再通過(guò)巖心滲透進(jìn)入模擬井筒(I)內(nèi)； 所述地層流體模擬模塊(3)為液壓缸結(jié)構(gòu)，缸體內(nèi)裝有活塞，活塞將缸體分為兩個(gè)腔，活塞的一側(cè)為高壓液壓油腔，另ー側(cè)為模擬地層流體腔；在所述高壓液壓油腔一側(cè)開(kāi)有液壓油入ロ，在高壓液壓油腔上端開(kāi)有排氣ロ ；在所述模擬地層流體腔的ー側(cè)開(kāi)有模擬地層流體出口，在模擬地層流體腔的上端開(kāi)有模擬地層流體注入ロ ；所述液壓油入口與地層壓カ模擬模塊(4)相連通，所述模擬地層流體出口與地層巖心模擬模塊(2)上的高壓油ロ相連通；電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通；增壓缸的上腔也與電磁閥連通；液壓泵的出油ロ還接有溢流閥； 所述地層壓カ模擬模塊(4)包括電磁閥、增壓缸、調(diào)速閥、電磁換向閥、液壓泵和電機(jī)；電機(jī)與液壓泵相連，電磁換向閥的第一個(gè)接ロ與液壓泵相連通，第二個(gè)接ロ與冷卻器相連通，冷卻器與過(guò)濾器相連通，第三個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與調(diào)速閥的接ロ相通，調(diào)速閥與增壓缸的下腔相連通，第四個(gè)接ロ通過(guò)雙向液壓鎖與增壓缸的上腔連通，增壓缸的上腔也與電磁閥連通，液壓泵的出油ロ還接有溢流閥。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種井下環(huán)境模擬裝置，屬于油田、礦山等行業(yè)的試驗(yàn)裝置領(lǐng)域。該裝置包括模擬井筒、地層巖心模擬模塊、地層流體模擬模塊、地層壓力模擬模塊、環(huán)空壓力模擬模塊、井底溫度模擬模塊。利用本實(shí)用新型可以在室內(nèi)模擬井下環(huán)境，包括不同巖性、不同物理性質(zhì)(如滲透率等)的地層、地層流體、地層壓力、環(huán)空壓力、井底溫度。本實(shí)用新型的裝置可作為地層壓力測(cè)量短節(jié)及其它井下工具、儀器的地面試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，還可進(jìn)行地層壓力測(cè)量算法的研究。本實(shí)用新型解決了野外試驗(yàn)工作周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，檢測(cè)手段欠缺等問(wèn)題，降低了試驗(yàn)難度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E21B49/00GK202451142SQ201120412318
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者凌勇, 劉宇輝, 楊春國(guó), 牛新明, 王強(qiáng), 王磊, 鄭俊華, 高炳堂 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院, 四川航天技術(shù)研究院