專利名稱：自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種用來模擬井下油藏環(huán)境的裝置，特別是關(guān)于一種自膨脹封隔 器井眼模擬試驗裝置，以能夠?qū)ψ耘蛎浄飧羝鬟M行模擬打壓。
背景技術(shù)：
自膨脹封隔器作為油田一種新型的裸眼封隔器，近幾年已經(jīng)在油田完井方面得到 了廣泛地應(yīng)用。但對于不同的油井而言，其井下油藏參數(shù)也有所不同。不同的油藏溫度、壓 力和原油滲流特性會對封隔器膠筒的膨脹性能產(chǎn)生很大影響，其最終影響封隔器的坐封時 間和封隔壓差。為了有效模擬井下油藏環(huán)境對自膨脹封隔器性能的影響，設(shè)計了本發(fā)明的自膨脹 封隔器井眼模擬試驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其能對自膨脹封隔 器進行模擬打壓。本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，所述裝置包括模擬井筒和自膨脹封隔器， 模擬井筒的內(nèi)壁上粘附有一圈的水泥層，自膨脹封隔器設(shè)置在水泥層內(nèi)部；模擬井筒的筒 壁上設(shè)有加熱系統(tǒng)，模擬井筒上設(shè)有進排液系統(tǒng)，進排液系統(tǒng)上連接有能對自膨脹封隔器 進行打壓的打壓系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施方式中，所述模擬井筒包括內(nèi)管，在內(nèi)管的外部包覆有多段外管，內(nèi) 管和外管之間形成能容設(shè)加熱體的環(huán)空腔，上述能對加熱體進行加熱的加熱系統(tǒng)纏繞在外 管的外壁上。在優(yōu)選的實施方式中，所述內(nèi)管的壁厚大于所述外管的壁厚，外管具有三段，分別 包覆在內(nèi)管的中間和兩端處。在優(yōu)選的實施方式中，所述加熱系統(tǒng)包括加熱帶，恒溫控制器及電源，加熱帶纏繞 在所述外管的外壁上，加熱帶通過恒溫控制器與電源電連接設(shè)置。在優(yōu)選的實施方式中，所述進排液系統(tǒng)包括進液口和排液口，進液口和排液口的 一端分別外露于模擬井筒的內(nèi)管外，另一端分別穿過內(nèi)管壁和所述水泥層；所述打壓系統(tǒng) 連接于進液口處。 在優(yōu)選的實施方式中，所述進排液系統(tǒng)具有三個進液口和一個排液口，三個進液 口的其中之一位于所述模擬井筒的下部，另外兩個進液口位于模擬井筒的中間的上部，排 液口位于模擬井筒的下部。 在優(yōu)選的實施方式中，所述進排液系統(tǒng)還包括排氣口，排氣口的一端外露于模擬 井筒的內(nèi)管外，另一端分別穿過內(nèi)管(11)壁和所述水泥層，排氣口的外露的一端通過排氣 閥與廢液缸相連。
在優(yōu)選的實施方式中，所述排氣口為兩個，分別位于所述模擬井筒的上部的兩側(cè)。在優(yōu)選的實施方式中，所述打壓系統(tǒng)包括打壓泵，打壓泵連接于所述模擬井筒的 上部的兩個進液口處。在優(yōu)選的實施方式中，所述模擬井筒的兩端設(shè)有連接法蘭，所述水泥層上的兩端 分別設(shè)有支撐件，支撐件分別位于模擬井筒的下部；所述自膨脹封隔器的一端緊貼在連接 法蘭上，且自膨脹封隔器的下部支撐在支撐件上。本發(fā)明的特點和優(yōu)點是該試驗裝置能夠模擬井下不規(guī)則井眼和油藏溫度、壓力 等參數(shù)，客觀的反映自膨脹封隔器的膨脹性能和耐壓差能力，從而為自膨脹封隔器的設(shè)計 改進和現(xiàn)場試驗提供理論上的數(shù)據(jù)支持。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。圖1是本發(fā)明的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參見圖1所示，本發(fā)明實施例提到的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其包括模 擬井筒1和自膨脹封隔器2，模擬井筒1的內(nèi)壁上粘附有一圈的水泥層3，自膨脹封隔器2 設(shè)置在水泥層3內(nèi)部；模擬井筒1的筒壁上設(shè)有加熱系統(tǒng)，模擬井筒1上設(shè)有進排液系統(tǒng)， 進排液系統(tǒng)上連接有能對自膨脹封隔器2進行打壓的打壓系統(tǒng)。本發(fā)明實施例在使用時，可在模擬井筒1的內(nèi)壁上粘附內(nèi)徑不規(guī)則的水泥層6，以 模擬井下不規(guī)則的井眼；通過進排液系統(tǒng)往模擬井筒1的水泥層3內(nèi)部輸入或輸出外部介 質(zhì)Y (例如原油或柴油)，介質(zhì)圍繞在自膨脹封隔器2周圍；加熱系統(tǒng)可對水泥層3及其內(nèi) 部的介質(zhì)進行加熱，以最終模擬油藏的溫度，在所模擬的井下油藏環(huán)境中，通過打壓系統(tǒng)對 自膨脹封隔器2進行打壓試驗。其中，自膨脹封隔器2可采用專利號CN200920106033. 9中的所述的自膨脹封隔
ο本發(fā)明實施例可以很好地模擬井下油藏環(huán)境(溫度、壓力和滲流等)，完成自膨脹 封隔器2在模擬井眼內(nèi)的膨脹打壓試驗，從而實現(xiàn)對自膨脹封隔器2各項性能參數(shù)的試驗 檢驗。進一步而言，所述模擬井筒1的兩端設(shè)有連接法蘭13，所述水泥層3上的兩端分別 設(shè)有支撐件7，支撐件7分別位于模擬井筒1的下部；所述自膨脹封隔器2的一端緊貼在連 接法蘭13上，且自膨脹封隔器2的下部支撐在支撐件7上。通過打開或關(guān)閉連接法蘭13，可將模擬井筒1內(nèi)的自膨脹封隔器2取出或安裝，支撐件7與封隔器2的支撐部位以較小 為宜，以使封隔器2能得到更好地膨脹。本實施方式中，膨脹器2的安裝簡單方便。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，模擬井筒1包括內(nèi)管11，在內(nèi)管11的外部包覆有多 段外管12，內(nèi)管11和外管12之間形成能容設(shè)加熱體(此處為加熱油)的環(huán)空腔，上述能對 加熱體進行加熱的加熱系統(tǒng)纏繞在外管12的外壁上。此處具有三段外管12，分別包覆在 內(nèi)管11的中間和兩端處，以能對模擬井筒1內(nèi)部進行很好地加熱。本發(fā)明實施例中，可通 過加熱系統(tǒng)對內(nèi)置在環(huán)空腔內(nèi)的加熱油進行加熱，進而對水泥層3及其內(nèi)部的介質(zhì)進行加 熱，以模擬所需的介質(zhì)溫度。其中，內(nèi)管11的壁一股較厚，以能夠承受高壓試驗，而外管12的壁則可較薄，內(nèi)、 外管11、12均可為鋼管。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，加熱系統(tǒng)包括加熱帶4，恒溫控制器41及電源，加熱 帶4纏繞在所述外管12的外壁上，加熱帶4通過恒溫控制器41與電源電連接設(shè)置。也就 是說，通過加熱帶4對環(huán)空腔內(nèi)的加熱油進行加熱，當(dāng)溫度偏離設(shè)定值時，恒溫控制器41可 自動調(diào)節(jié)溫度，以維持環(huán)空腔內(nèi)加熱油的溫度恒定。其中，環(huán)空腔外設(shè)有閥門，例如截止閥， 可利用泵車通過截止閥往環(huán)空腔內(nèi)注入加熱油，待實驗完畢，環(huán)空腔內(nèi)的加熱油通過截止 閥可排出。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，進排液系統(tǒng)包括進液口 51和排液口 52，進液口 51和 排液口 52的一端分別外露于模擬井筒1的內(nèi)管11外，另一端分別穿過內(nèi)管11壁和所述水 泥層3 ；所述打壓系統(tǒng)連接于進液口 51處。在此外，所述進排液系統(tǒng)具有三個進液口 51和 一個排液口 52，三個進液口的其中之一位于模擬井筒1的下部，另外兩個進液口位于模擬 井筒1的中間的上部，排液口 52位于模擬井筒1的下部。由于自膨脹封隔器2膠筒較長，其兩端膠筒對周圍的介質(zhì)(柴油/原油)的接觸 要優(yōu)于中間段膠筒，兩端膠筒會先行膨脹到井壁，從而影響介質(zhì)進入封隔器的中間膠筒進 行膨脹，最終影響封隔器的封隔壓差。為避免這種影響存在，本發(fā)明實施例在模擬井筒1中 間上部具有兩個進液口 51，如此可使自膨脹封隔器2中間膠筒能夠膨脹完全，從而真實反 映封隔器2耐壓差能力。進一步而言，進排液系統(tǒng)還包括排氣口 53，排氣口的一端外露于模擬井筒1的內(nèi) 管11外，另一端分別穿過內(nèi)管11壁和所述水泥層3，排氣口 53的外露的一端通過排氣閥 54與廢液缸5相連。在此處，排氣口 53為兩個，分別位于模擬井筒1的上部的兩側(cè)，并可分 別通過排氣閥54與同一個廢液缸5相連。當(dāng)打壓系統(tǒng)將外部介質(zhì)(柴油\原油)輸入到模擬井筒內(nèi)時，可能含有部分氣體， 氣體受熱膨脹后壓力增大，將排氣閥54打開，直接排氣到廢液缸5內(nèi)。當(dāng)試驗完畢時，由模 擬井筒1左下端的排液口 52將介質(zhì)排盡后，再打開模擬井筒1兩端的連接法蘭13，可將封 隔器2取出。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述打壓系統(tǒng)包括打壓泵6，打壓泵6連接于所述模 擬井筒1的上部的兩個進液口 51處。具體是，打壓泵6可通過截止閥61和壓力表62與進 液口 51相連。打壓泵6可為泵車。下面以具體例的方式對本發(fā)明的試驗裝置進行具體說明(1)模擬井筒中，使內(nèi)管11的規(guī)格為長度4m、外徑0325、內(nèi)徑0281mm;三段外管12的規(guī)格分別為長度1200mm\500mm\ 1200mm、外徑0406mm,內(nèi)徑0388mm;在內(nèi)管11的內(nèi)壁 粘結(jié)一不規(guī)則水泥層3，其水泥層3內(nèi)徑在0225 0230mm之間變換。如圖1所示分別將三 段外管12 (1200mm、500mm、1200mm)套在內(nèi)管11外，并分別進行兩端焊接，以形成三段環(huán)形 空腔；另外分別在內(nèi)管兩端各焊接一組連接法蘭13，用來裝卸自膨脹封隔器2。(2)自膨脹封隔器2選用型號YZF5-1/2 ” X 203 X 3000，封隔器2的基管選用 5-1/2”套管，膠筒外徑203mm，膠筒長度3000mm。(3)如圖1所示，用手工鉆加工兩個排氣口 53，三個進液口 51和一個排液口 52，連 接各閥門、壓力表等配件及管線。(4)將自膨脹封隔器2放入模擬井筒1內(nèi)，上緊連接法蘭螺栓。打開外管12上側(cè) 閥門(例如為截止閥)，用泵車(該泵車可以是與打壓泵6的泵車為同一個泵車，也可以是 另外一個單獨的泵車)將加熱油泵入到內(nèi)管11與外管12的環(huán)空腔，關(guān)閉閥門以備加熱。 同時，在各個進液口 51 (模擬井筒上部2個，井筒右下部1個進液口)分別用打壓泵6向模 擬井筒1內(nèi)部注滿柴油，并按試驗要求，在模擬井筒1內(nèi)設(shè)定一圍壓值IOMPa ；接通加熱帶4 的電源，以加熱加熱油。試驗期間，每隔兩天向模擬井筒1內(nèi)補充柴油一次，五天后，進液口 51接泵打壓驗 證封隔器的封隔壓差。以后每隔三天打壓驗封一次，若連續(xù)兩次打壓封隔器封隔壓差變化 幅度不大(不超過IMPa)，表明封隔器已膨脹完全，記錄最終數(shù)據(jù)。在排液口將模擬井筒內(nèi) 的柴油/原油排出后取出自膨脹封隔器，試驗完畢。(5)重新將同一型號的封隔器型號放入模擬井筒1內(nèi)，重新設(shè)定模擬井筒1內(nèi)的溫 度、和壓力。重復(fù)試驗步驟(4)，最終模擬自膨脹封隔器在不同溫度、壓力下的膨脹時間和封 隔壓差性能的測定。以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的可以 對本發(fā)明實施例進行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述裝置包括模擬井筒(1)和自膨脹封隔器(2)，模擬井筒(1)的內(nèi)壁上粘附有一圈的水泥層(3)，自膨脹封隔器(2)設(shè)置在水泥層(3)內(nèi)部；模擬井筒(1)的筒壁上設(shè)有加熱系統(tǒng)，模擬井筒(1)上設(shè)有進排液系統(tǒng)，進排液系統(tǒng)上連接有能對自膨脹封隔器進行打壓的打壓系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述模擬井 筒⑴包括內(nèi)管(11)，在內(nèi)管的外部包覆有多段外管(12)，內(nèi)管(11)和外管(12)之間形成 能容設(shè)加熱體的環(huán)空腔，上述能對加熱體進行加熱的加熱系統(tǒng)纏繞在外管(12)的外壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述內(nèi)管 (11)的壁厚大于所述外管(12)的壁厚，外管(12)具有三段，分別包覆在內(nèi)管(11)的中間 和兩端處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述加熱系 統(tǒng)包括加熱帶(4)，恒溫控制器及電源，加熱帶⑷纏繞在所述外管(12)的外壁上，加熱帶 (4)通過恒溫控制器(41)與電源電連接設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述進排液 系統(tǒng)包括進液口(51)和排液口(52)，進液口(51)和排液口(52)的一端分別外露于模擬井 筒(1)的內(nèi)管(11)外，另一端分別穿過內(nèi)管壁和所述水泥層(3)；所述打壓系統(tǒng)連接于進 液口 (51)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述進排液 系統(tǒng)具有三個進液口(51)和一個排液口(52)，三個進液口的其中之一位于所述模擬井筒 (1)的下部，另外兩個進液口位于模擬井筒的中間的上部，排液口位于模擬井筒的下部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述進排液 系統(tǒng)還包括排氣口(53)，排氣口的一端外露于模擬井筒(1)的內(nèi)管(11)外，另一端分別穿 過內(nèi)管(11)壁和所述水泥層(3)，排氣口(53)的外露的一端通過排氣閥(54)與廢液缸(5) 相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述排氣口 (53)為兩個，分別位于所述模擬井筒(1)的上部的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述打壓系 統(tǒng)包括打壓泵(6)，打壓泵連接于所述模擬井筒(1)的上部的兩個進液口(51)處。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其特征在于，所述模擬井 筒(1)的兩端設(shè)有連接法蘭(13)，所述水泥層(3)上的兩端分別設(shè)有支撐件(7)，支撐件 (7)分別位于模擬井筒⑴的下部；所述自膨脹封隔器(2)的一端緊貼在連接法蘭(13)上， 且自膨脹封隔器(2)的下部支撐在支撐件(7)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置，其包括模擬井筒和自膨脹封隔器，模擬井筒的內(nèi)壁上粘附有一圈的水泥層，自膨脹封隔器設(shè)置在水泥層內(nèi)部；模擬井筒的筒壁上設(shè)有加熱系統(tǒng)，模擬井筒上設(shè)有進排液系統(tǒng)，進排液系統(tǒng)上連接有能對自膨脹封隔器進行打壓的打壓系統(tǒng)。本發(fā)明的試驗裝置能夠模擬井下不規(guī)則井眼和油藏溫度、壓力等參數(shù)，客觀的反映自膨脹封隔器的膨脹性能和耐壓差能力，從而為自膨脹封隔器的設(shè)計改進和現(xiàn)場試驗提供理論上的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號E21B47/00GK101936156SQ20101027860
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 張國文, 沈澤俊, 王新忠, 童征, 薛建軍, 郝忠獻, 錢杰, 陳健, 高向前 申請人:中國石油天然氣股份有限公司