專利名稱：自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種用來(lái)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(yàn)裝置，以能夠?qū)ψ耘蛎浄飧羝鬟M(jìn)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(duì)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(huì)對(duì)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(shí) 間和封隔壓差。為了有效模擬井下油藏環(huán)境對(duì)自膨脹封隔器性能的影響，設(shè)計(jì)了本實(shí)用新型的自 膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，提供一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)裝置，其能對(duì)自膨脹 封隔器進(jìn)行模擬打壓。本實(shí)用新型的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)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(jìn)排液系統(tǒng)，進(jìn)排液系統(tǒng)上連接有能對(duì)自膨脹封隔器 進(jìn)行打壓的打壓系統(tǒng)。在優(yōu)選的實(shí)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(duì)加熱體進(jìn)行加熱的加熱系統(tǒng)纏繞在外 管的外壁上。在優(yōu)選的實(shí)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(shí)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(guò)恒溫控制器與電源電連接設(shè)置。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)排液系統(tǒng)包括進(jìn)液口和排液口，進(jìn)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(guò)內(nèi)管壁和所述水泥層；所述打壓系統(tǒng) 連接于進(jìn)液口處。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)排液系統(tǒng)具有三個(gè)進(jìn)液口和一個(gè)排液口，三個(gè)進(jìn)液 口的其中之一位于所述模擬井筒的下部，另外兩個(gè)進(jìn)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(shí)施方式中，所述進(jìn)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(guò)內(nèi)管(11)壁和所述水泥層，排氣口的外露的一端通過(guò)排氣 閥與廢液缸相連。
3[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述排氣口為兩個(gè)，分別位于所述模擬井筒的上部的兩側(cè)。在優(yōu)選的實(shí)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(gè)進(jìn)液口處。在優(yōu)選的實(shí)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。本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是該試驗(yàn)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(jì)改進(jìn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供理論上的數(shù)據(jù)支持。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需 要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型的自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提到的自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)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(jìn)排液系 統(tǒng)，進(jìn)排液系統(tǒng)上連接有能對(duì)自膨脹封隔器2進(jìn)行打壓的打壓系統(tǒng)。本實(shí)用新型實(shí)施例在使用時(shí)，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(guò)進(jìn)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?chē)?；加熱系統(tǒng)可對(duì)水泥層3及 其內(nèi)部的介質(zhì)進(jìn)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(guò)打壓系 統(tǒng)對(duì)自膨脹封隔器2進(jìn)行打壓試驗(yàn)。其中，自膨脹封隔器2可采用專利號(hào)CN200920106033. 9中的所述的自膨脹封隔
o本實(shí)用新型實(shí)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(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自膨脹封隔器2各項(xiàng)性能參數(shù)的 試驗(yàn)檢驗(yàn)。進(jìn)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(guò)打開(kāi)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(shí)施方式中，膨脹器2的安裝簡(jiǎn)單方便。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(duì)加熱體進(jìn)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(duì)模擬井筒1內(nèi)部進(jìn)行很好地加熱。本實(shí)用新型實(shí)施例中， 可通過(guò)加熱系統(tǒng)對(duì)內(nèi)置在環(huán)空腔內(nèi)的加熱油進(jìn)行加熱，進(jìn)而對(duì)水泥層3及其內(nèi)部的介質(zhì)進(jìn) 行加熱，以模擬所需的介質(zhì)溫度。其中，內(nèi)管11的壁一般較厚，以能夠承受高壓試驗(yàn)，而外管12的壁則可較薄，內(nèi)、 外管11、12均可為鋼管。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(guò)恒溫控制器41與電源電連接設(shè)置。也 就是說(shuō)，通過(guò)加熱帶4對(duì)環(huán)空腔內(nèi)的加熱油進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度偏離設(shè)定值時(shí)，恒溫控制器41 可自動(dòng)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(mén)，例如截止 閥，可利用泵車(chē)通過(guò)截止閥往環(huán)空腔內(nèi)注入加熱油，待實(shí)驗(yàn)完畢，環(huán)空腔內(nèi)的加熱油通過(guò)截 止閥可排出。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)排液系統(tǒng)包括進(jìn)液口 51和排液口 52，進(jìn)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(guò)內(nèi)管11壁和所 述水泥層3 ；所述打壓系統(tǒng)連接于進(jìn)液口 51處。在此外，所述進(jìn)排液系統(tǒng)具有三個(gè)進(jìn)液口 51和一個(gè)排液口 52，三個(gè)進(jìn)液口的其中之一位于模擬井筒1的下部，另外兩個(gè)進(jìn)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(zhǎng)，其兩端膠筒對(duì)周?chē)慕橘|(zhì)(柴油/原油)的接觸 要優(yōu)于中間段膠筒，兩端膠筒會(huì)先行膨脹到井壁，從而影響介質(zhì)進(jìn)入封隔器的中間膠筒進(jìn) 行膨脹，最終影響封隔器的封隔壓差。為避免這種影響存在，本實(shí)用新型實(shí)施例在模擬井筒 1中間上部具有兩個(gè)進(jìn)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(shí) 反映封隔器2耐壓差能力。進(jìn)一步而言，進(jìn)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(guò)內(nèi)管11壁和所述水泥層3，排氣口 53的外露的一端通過(guò)排氣閥 54與廢液缸5相連。在此處，排氣口 53為兩個(gè)，分別位于模擬井筒1的上部的兩側(cè)，并可分 別通過(guò)排氣閥54與同一個(gè)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(shí)，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(kāi)，直接排氣到廢液缸5內(nèi)。當(dāng)試驗(yàn)完畢時(shí)，由模 擬井筒1左下端的排液口 52將介質(zhì)排盡后，再打開(kāi)模擬井筒1兩端的連接法蘭13，可將封 隔器2取出。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(gè)進(jìn)液口 51處。具體是，打壓泵6可通過(guò)截止閥61和壓力表62 與進(jìn)液口 51相連。打壓泵6可為泵車(chē)。下面以具體例的方式對(duì)本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置進(jìn)行具體說(shuō)明(1)模擬井筒中，使內(nèi)管11的規(guī)格為長(zhǎng)度4m、外徑0325、內(nèi)徑0281mm;三段外管12的規(guī)格分別為長(zhǎng)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(jìn)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(lái)裝卸自膨脹封隔器2。(2)自膨脹封隔器2選用型號(hào)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(zhǎng)度3000mm。(3)如圖1所示，用手工鉆加工兩個(gè)排氣口 53，三個(gè)進(jìn)液口 51和一個(gè)排液口 52，連 接各閥門(mén)、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(kāi)外管12上側(cè) 閥門(mén)(例如為截止閥)，用泵車(chē)(該泵車(chē)可以是與打壓泵6的泵車(chē)為同一個(gè)泵車(chē)，也可以是 另外一個(gè)單獨(dú)的泵車(chē))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(mén)以備加熱。 同時(shí)，在各個(gè)進(jìn)液口 51 (模擬井筒上部2個(gè)，井筒右下部1個(gè)進(jìn)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(yàn)要求，在模擬井筒1內(nèi)設(shè)定一圍壓值lOMPa ；接通加熱帶4 的電源，以加熱加熱油。試驗(yàn)期間，每隔兩天向模擬井筒1內(nèi)補(bǔ)充柴油一次，五天后，進(jìn)液口 51接泵打壓驗(yàn) 證封隔器的封隔壓差。以后每隔三天打壓驗(yàn)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(guò)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(yàn)完畢。(5)重新將同一型號(hào)的封隔器型號(hào)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(yàn)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(shí)間和封 隔壓差性能的測(cè)定。以上所述僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請(qǐng)文件公開(kāi)的 可以對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)或變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。
權(quán)利要求一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)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(jìn)排液系統(tǒng)，進(jìn)排液系統(tǒng)上連接有能對(duì)自膨脹封隔器進(jìn)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(yàn)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(duì)加熱體進(jìn)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(yàn)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(yàn)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(guò)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(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)排液 系統(tǒng)包括進(jìn)液口(51)和排液口(52)，進(jìn)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(guò)內(nèi)管壁和所述水泥層(3)；所述打壓系統(tǒng)連接于進(jìn) 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(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)排液 系統(tǒng)具有三個(gè)進(jìn)液口(51)和一個(gè)排液口(52)，三個(gè)進(jìn)液口的其中之一位于所述模擬井筒 (1)的下部，另外兩個(gè)進(jìn)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(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)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(guò)內(nèi)管(11)壁和所述水泥層(3)，排氣口(53)的外露的一端通過(guò)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(yàn)裝置，其特征在于，所述排氣口 (53)為兩個(gè)，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(yàn)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(gè)進(jìn)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(yàn)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⑵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。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自膨脹封隔器井眼模擬試驗(yàn)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(jìn)排液系統(tǒng)，進(jìn)排液系統(tǒng)上連接有能對(duì)自膨脹封隔器進(jìn)行打壓的打壓系統(tǒng)。本實(shí)用新型的試驗(yàn)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(jì)改進(jìn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供理論上的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號(hào)E21B33/12GK201747358SQ20102052547
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)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(guó)文, 沈澤俊, 王新忠, 童征, 薛建軍, 郝忠獻(xiàn), 錢(qián)杰, 陳健, 高向前 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司