專利名稱：模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油完井用固井模擬試驗裝置。
背景技術：
在室內(nèi)應用的固井注水泥頂替效率模擬裝置，由于室內(nèi)的場地的局限性要求，裝置既要尺寸小，操作簡單，測量和采集數(shù)據(jù)容易，還要能完全模擬出在井下水泥漿頂替鉆井液的過程，以及在不同流態(tài)下的頂替情況，為優(yōu)化固井施工參數(shù)提供試驗方面的技術指導。但是目前國內(nèi)外石油工程的水泥漿頂替效率模擬試驗都采用比較傳統(tǒng)的試驗平臺和測量方法，這些傳統(tǒng)裝置往往存在一定不足全尺寸頂替模擬試驗裝置采用直剖法測量，其試驗花費大，且不能連續(xù)分析頂替過程；實際密度水泥漿與相似尺寸套管頂替試驗裝 置由于采用輻射法進行測量，一次存在核輻射的危險性；相似液模擬小間隙頂替試驗裝置通常采用高速照相(示蹤原子法)的測量方法，其所有井筒與流體必須透明，因此常常不能模擬真實流體；環(huán)空流體頂替模擬評價儀通過高精度速度傳感器進行測量，只能模擬非常規(guī)井身結構小間隙固井。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，可以通過模擬固井現(xiàn)場的固井頂替過程來分析影響頂替效率的因素。為達到以上技術目的，本實用新型提供以下技術方案。本裝置包括有井筒系統(tǒng)以及與其配套的臺架系統(tǒng)、配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，其特征在于所述的井筒系統(tǒng)包括井筒和套在井筒內(nèi)的套管，井筒的底端封閉后與套管底端間隙配合形成通道，井筒的上端部設置環(huán)空返液管口后與可調(diào)整套管偏心度的井眼封隔器配合將伸出井筒的套管與井筒封閉連接，套管的上端設置套管進液管口 ；所述的臺架系統(tǒng)包括井筒固定架、井筒固定卡瓦和用于調(diào)整井筒傾斜角度的井斜角調(diào)整裝置，井筒系統(tǒng)通過井筒固定卡瓦固定在井筒固定架上；所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)是由配漿池、管線、閥、泵和攪拌機連接后組成一套鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)和一套頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，兩套配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)通過公用和/或獨立的管口與井筒系統(tǒng)的環(huán)空返液管口和套管進液管口連接。上述方案中還包括所述的井筒系統(tǒng)中的井筒為多段井筒通過法蘭或快速接頭連接，多段井筒中包括至少一段測試段井筒。所述的井筒系統(tǒng)中的測試段井筒采用對開的兩半不銹鋼管組成，在套管進液管口和環(huán)空返液管口處連接安裝壓差傳感器。所述的井筒系統(tǒng)中的測試段井筒上設置多個高精度溫度傳感器。所述的臺架系統(tǒng)中的井斜角調(diào)整裝置包括設在井筒固定架的下方底座，底座與井筒固定架通過轉軸鉸鏈，并在底座與井筒固定架之間連接伸縮桿。所述的臺架系統(tǒng)中的井斜角調(diào)整裝置還包括設在井筒固定架的下方的井斜角調(diào)節(jié)器；所述的伸縮桿為液壓驅動油缸或氣壓驅動油缸，或者是電機驅動的絲桿。所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個鉆井液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到鉆井液送出管口、漿液回流管口和鉆井液配漿池回流管線；所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個頂替液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到頂替液送出管口、漿液回流管口和頂替液配漿池回流管線；在頂替液配漿池和鉆井液配漿池分別設有排空閥，在漿液回流管口、頂替液送出管口和鉆井液送出管口所在管線上分別設有排泄管。所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)被整體固定在下方的支撐臺架上。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果在于試驗裝置實現(xiàn)了小型多功能的特點，適合在室內(nèi)對現(xiàn)場頂替效率進行評價；能模擬通過改變試驗測試段井筒大小，可模擬井徑變化等真實井眼條件的影響；試驗裝置的偏心度可調(diào)整。該試驗裝置和方法支持多種測量方法的應用，針對不同的試驗目標，采用膠結效果分析法、溫差傳感分析法、直接剖析法、高速照相分析法等多種評價手段對頂替效率進行分析。該裝置還可以根據(jù)實際井斜角度的需要來調(diào)節(jié)井筒的井斜角度，可以適用于不同的環(huán)空返速，適合在不同水泥漿的情況下模擬出不同雷諾數(shù)，對不同速度的頂替效率進行評價提供了可靠的硬件支持。

圖I是本實用新型一種實施例的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)結構圖。圖2是本實用新型一種實施例的臺架系統(tǒng)、井筒系統(tǒng)的主視圖。圖3是圖2的俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。該裝置按功能劃分為井筒系統(tǒng)、臺架系統(tǒng)、配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，另外實驗過程中需要配套測量分析系統(tǒng)。配套測量分析系統(tǒng)可以采用已有的系統(tǒng)，這里就不再詳述。實施例I，配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)是由配漿池、管線、閥、泵和攪拌機連接后組成一套鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)和一套頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，兩套配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)通過公用和/或獨立的管口與井筒系統(tǒng)的環(huán)空返液管口和套管進液管口連接。下面結合圖I對配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)進行說明圖I中，廣9為三通閥，控制流體的流動去向；10和11分別為頂替液配漿池的排液閥和鉆井液配漿池的排空(液)閥；12為鉆井液配漿(兼顧循環(huán))池；13為頂替液(水泥漿)配漿(兼顧循環(huán))池；14為支撐臺架；15為流量計，顯示頂替液的流量；16為管線；17為單向閥，控制頂替液的流動管線；18為管道式離心泵，將流體泵入管線；19為攪拌機，配漿時攪動漿液；20為鉆井液回流管線，用于循環(huán)配漿；21為頂替液回流管線，用于循環(huán)配漿；22為頂替液送出管口，連接附圖2中的套管進液口 37，將頂替液送到井筒系統(tǒng)；23為鉆井液送出管口，連接附圖2中的套管進液口 37，將鉆井液送到井筒系統(tǒng)；24為漿液回流管口，鉆井液與頂替液由此回流，通過三通閥7分別送回配漿循環(huán)池和頂替液罐；25為法蘭；26為配漿與循環(huán)池的排液口。[0021]對照圖1，配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個鉆井液配漿池12配套攪拌機19后，通過管線和三通閥2接入離心泵18，再由離心泵18通過管線和一路通過三通閥4、8接入到鉆井液送出管口 23，另一路通過三通閥5接入鉆井液配漿池12回流 管線，同時漿液回流管口 24通過三通閥6接入鉆井液配漿池12回流管線和排液口。配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個頂替液配漿池13配套攪拌機19后，通過管線和三通閥I接入離心泵18，再由離心泵18 —路通過管線單向閥17和三通閥3和4接入到鉆井液送出管口 23，另一路通過流量計15和三通閥22接入頂替液送出管口 22，同時從頂替液配漿池13通過回流管線分別連接到漿液回流管口 24和鉆井液送出管口 23所在管線。在頂替液配漿池13和鉆井液配漿池12分別設有排空閥10和11，用來排空池內(nèi)液體，在漿液回流管口 24、頂替液送出管口 22和鉆井液送出管口 23所在管線上分別設有排泄管，用于排出混合液。配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)被整體固定在下方的支撐臺架14上。實施例2，參照幅圖2和3，圖中，27為井斜角調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)井筒系統(tǒng)的傾角；28為井筒支撐底座；29為角度調(diào)節(jié)電機；30為支撐壁，支撐井筒系統(tǒng)；31為井筒固定卡瓦，用于固定井筒；32為井筒；33為連接法蘭，連接井筒和測試段；34為測試段井筒，可以安裝不同的測量系統(tǒng)；35為環(huán)空返液管口，連接圖I中的漿液回流管口 24 ；36為井眼封隔器；37為套管進液管口 ；38為套管；39為井底封隔器。井筒系統(tǒng)包括井筒32和套在井筒內(nèi)的套管38，井筒32的底端由井底封隔器39封閉后與套管38底端間隙配合形成通道。井筒的井眼(即上端部)設置環(huán)空返液管口 35后與可調(diào)整套管偏心度的井眼封隔器36配合將伸出井筒的套管與井筒封閉連接，套管38的上端設置套管進液管口 37。井筒32為多段井筒通過法蘭(或快速接頭)33連接，多段井筒中包括至少一段測試段井筒34。井筒系統(tǒng)中的測試段井筒34采用對開的兩半不銹鋼管組成，為了測量水泥漿的壓力變化，可以在套管進液管口 37和環(huán)空返液管口 35處連接安裝壓差傳感器。井筒系統(tǒng)中的測試段井筒34的四個方向各設置一個高精度溫度傳感器。臺架系統(tǒng)包括井筒固定架(或稱支撐臂)30、井筒固定卡瓦31和用于調(diào)整井筒傾斜角度的井斜角調(diào)整裝置，井筒系統(tǒng)通過井筒固定卡瓦31固定在井筒固定架30上。臺架系統(tǒng)中的井斜角調(diào)整裝置包括設在井筒固定架的下方底座28，底座28與井筒固定架30通過轉軸鉸鏈，并在底座28與井筒固定架30之間連接伸縮桿。在井筒固定架30的下方的井斜角調(diào)節(jié)器27 ;所述的伸縮桿可以采用為液壓驅動油缸或氣壓驅動油缸，或者是電機驅動的絲桿。本實施例中采用電機29和齒輪絲桿配合的。
以下結合附圖對上述實施例的工作原理作進一步說明裝置臺架系統(tǒng)的基體是井筒支撐臺架28，具有支撐臂30，結合卡瓦31用于固定與支撐井筒系統(tǒng)，放置測量所需的測試儀器。井筒支撐臺架28腰部具有井斜角調(diào)節(jié)器27，可在角度調(diào)節(jié)電機29的帶動下調(diào)整井筒所需的井斜角度。井筒系統(tǒng)用于模擬井眼與套管38之間的環(huán)空流道，包括井筒32與套在井筒內(nèi)的套管38，井筒底端用井底封隔器39封閉，頭端為與循環(huán)頂替系統(tǒng)活動連接的環(huán)空返液管口35 ;套管底端與井筒底端之間有空隙，形成環(huán)流通道，套管頭端為與循環(huán)頂替系統(tǒng)活動連接的套管進液管口 37。該流道與現(xiàn)場實際井眼尺寸幾何相似，能滿足模擬現(xiàn)場實際井徑變化、地層特性的要求。[0031]該裝置的循環(huán)頂替系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)按設計要求的速度進行頂替循環(huán)。該系統(tǒng)具備兩方面功能，一是頂替前的被頂替液的注入與循環(huán)，如果使用了模擬巖心地層，則需通過循環(huán)過程實現(xiàn)在巖心上形成一定的泥餅；二是進行連續(xù)的頂替過程，即將頂替液按要求的排量和速度連續(xù)的注入到環(huán)空中，頂替開始后要將返出的頂替液回收至循環(huán)池中，以保證可以連續(xù)頂替沖洗模擬井筒到要求的接觸時間。井筒32與井筒支撐臺架30可以是分離的，試驗時可根據(jù)需要組合不同的井筒系統(tǒng)，并可讓水泥在井筒中膠結后直接進行剖析以分析頂替情況。針對不同的試驗目的和試驗方法，裝置設計了可以適合多種頂替效率測量方式的測量井段。如井筒32由三段組成，采用連接法蘭33連接(或快速接頭)，套管由一有機玻璃管構成，套管兩端加可調(diào)整套管偏心度的井眼封隔器等。井筒32第I段為有機玻璃制成，用于保證流體在進入試驗測試段34時形成穩(wěn)定的流場，該段的長徑比大于12，加上端口的穩(wěn)定片，完全滿足了穩(wěn)定流場的要求。井筒第2段為試驗測試段34，所有的測量方法均在該段進行，第二段井筒可按照試驗要求改變其內(nèi)外徑，一是可以在內(nèi)安裝模擬地層，二是可以模擬井徑的變化，該井筒段即可安裝模擬地層，也可安裝直接由有機玻璃管制成的成像井段，也可在該段內(nèi)安放溫差傳感裝置的測量系統(tǒng)。整個井筒系統(tǒng)是活動的，可在地面安裝好后再裝到試驗臺架系統(tǒng)上面。因此可以根據(jù)不同的試驗要求準備多種井筒系統(tǒng)。根據(jù)不同的試驗目的，試驗中可以使用真實流體，也可使用相似液體，試驗可以模擬真實地層，也可使用一般管壁來模擬井壁。對于不同的試驗目的與試驗方法，裝置設計了可適合多種頂替效率測量方式的測量方法進行模擬試驗(I).膠結效果分析法采用膠結效果分析法時，使用模擬地層巖心，需要在內(nèi)筒外部安裝巖心夾持器。使用地層巖心或模擬地層巖心制成模擬井筒的試驗測試段34，然后使用真實的鉆井液、隔離液與沖洗液和水泥漿。通過模擬鉆井液流過模擬地層形成泥餅，再使用沖洗液或隔離液進行頂替試驗，然后將模擬地層取出進行與水泥漿的膠結情況試驗，通過膠結情況評價不同頂替效果。該方法可直接有效地評價真實的沖洗液與隔離液以及頂替參數(shù)對頂替效率的影響。在巖心夾持器的上下兩部分中間開2個寬25. 4mm，長300mm的槽，需安裝模擬地層，則井筒32的試驗測試段34由對開的兩半不銹鋼管組成，安裝時扣上后再連接到法蘭33上即可。(2).直接剖析法使用水泥漿進行頂替試驗，試驗完成后，僅沖洗井筒外的管道，而讓水泥漿直接在模擬井筒中進行凝結，然后將試驗測試段34直接剖開成一段一段的樣子，通過直接觀察剖面上滯留的鉆井液和井筒環(huán)空內(nèi)水泥漿膠結的情況，便可真實的分析出頂替效率。(3).溫差傳感分析法在試驗測試段34的井筒中，在井筒的四個方向各安裝一個高精度溫度傳感器，高精度溫度傳感器的觸頭深入到井筒試驗測試段34。由于鉆井液和水泥漿使用不同溫度的水來配制，所以會造成鉆井液和水泥漿的溫度不同，形成溫差。在試驗的過程中，先利用鉆井液在水泥頂替效率模擬裝置中進行循環(huán)，使套管和井筒之間的環(huán)空中充滿鉆井液，然后使用水泥漿進行頂替，當水泥漿頂替到溫度傳感試驗測試段34的時候，在寬間隙處，先到的水泥漿溫度變化會被高精度溫度傳感器捕獲，并傳送到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡會把數(shù)據(jù)傳送到計算機，在計算機中繪制成溫度曲線，而此時窄間隙處的水泥漿還沒有到達，所以溫度不會變化，則曲線不會變化，當四個方向的溫度傳感器實時地把溫度變化都傳到計算機的時候，就會在計算機上形成四條曲線。(4).高速照相分析法前面的方法不能連續(xù)觀察頂替過程中液體變化規(guī)律，因此當需要進行一些機理與基礎分析方面的試驗研究時，可以采用此方法。使用此方法需要配制透明的相似液來替代水泥漿進行試驗，當一種顏色的流體被另一種顏色的流體頂替走時，高速照相機可以時刻記錄下頂替的過程，形成記錄頂替流動的攝影，這樣便可以通過計算機分析頂替液頂替被頂替液的過程。使用該方法時，試驗測試段34井筒改成有機玻璃井筒，使用激光照射到要照相的間隙，然后使用高速照相進行拍攝。
該室內(nèi)模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置的配漿系統(tǒng)用于配制試驗用頂替液與被頂替液，配制的流體可以是鉆井液、水泥漿、沖洗液或隔離液，也可以是透明的相似液，所使用的流體需與測量方式配合使用。如圖I所示，配漿系統(tǒng)由鉆井液配漿循環(huán)池12、頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13、管線16、管道式離心泵18和攪拌機19組成。管線16之間通過法蘭26等活動連接方式連接。鉆井液配漿循環(huán)池12、頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13均配有排液口 26，方便實驗完畢后將廢液排除，清潔池子以待下次使用。鉆井液配漿循環(huán)池
12、頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13的容積和攪拌機19的轉速最好隨井眼系統(tǒng)環(huán)空容積、套管內(nèi)容積和環(huán)空反速進行調(diào)整。例如，若井眼系統(tǒng)環(huán)空容積最大為33L，套管內(nèi)容積5L ；流體配液罐容積可設置為長寬高尺寸1000 X 1000 X 900mm，攪拌機的旋轉速度88-200轉/分鐘，環(huán)空返速0. lm/s-2m/so該裝置的循環(huán)頂替系統(tǒng)由鉆井液配漿循環(huán)池12、頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池
13、管線16、管道式離心泵泵19、井筒系統(tǒng)組成。流體由套管38注入，經(jīng)套管底部從環(huán)空返出，再返出鉆井液配漿循環(huán)池12或頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13中。在現(xiàn)場中水泥衆(zhòng)的環(huán)空返速在0. 7m/s-l. 5m/s,這樣的速度使在頂替的過程中，控制水泥衆(zhòng)的流態(tài)為紊流，根據(jù)現(xiàn)場中的情況，固井水泥漿頂替效率模擬裝置所控制的環(huán)空返速最好設計為0. Im/s-2m/s，這樣可以滿足在現(xiàn)場中可能遇到的大多數(shù)的情況，為現(xiàn)場水泥漿頂替過程做指導性評價。
以下結合附圖詳細說明本試驗裝置的使用方式。使用的具體步驟如下I調(diào)整井斜角度、偏心調(diào)節(jié)器到試驗所需要的位置。2檢查井筒系統(tǒng)、頂替管線、回流管線、頂替液罐、配漿循環(huán)池是否清潔并且閥門關閉，防止因為漿液的污染而影響頂替效率的采集數(shù)據(jù)。3將各個閥門調(diào)節(jié)到合適位置。4在鉆井液配漿循環(huán)池12進行鉆井液的配置，打開攪拌機對所配置的鉆井液進行攪拌。打開閥2，啟動管道式離心泵，依次經(jīng)過閥3、閥4、閥5，返回鉆井液配漿循環(huán)池12。對鉆井液進行使用泵循環(huán)進行配漿。配漿結束后關閉管道式離心泵。5在頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13進行水泥漿的配置，打開攪拌機對所配置的水泥漿進行攪拌。打開三通閥1，啟動管道式離心泵，打開單向閥17，依次通過閥3、閥4、閥8、閥9，返回頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13。對鉆井液進行使用泵循環(huán)進行配漿。配漿結束后關閉管道式離心泵。6配漿結束后使用鉆井液在井筒32內(nèi)進行循環(huán)，打開閥2、閥3，關閉閥5，打開閥4，依次經(jīng)過閥8、閥7、閥6，鉆井液由三通閥的上通管口流入到套管進液管口 37，液體進入套管，然后從環(huán)空返液管口 35返出到閥7的上通管口，經(jīng)過閥7、閥6返回到配漿循環(huán)池。循環(huán)時間視不同的測量方法而決定。7使用水泥漿對在井筒中的鉆井液進行頂替，打開閥1，關閉閥16，水泥漿從頂替液送出管口 22進入套管進液管口 37，根據(jù)水泥漿和選擇井筒的情況，不同的接觸時間的情況下，首先從漿液回流管口 24中循環(huán)出來的是鉆井液，使鉆井液進入配漿循環(huán)池12，保證下次試驗的使用，待鉆井液將與水泥漿的混合液進入閥7時，調(diào)節(jié)閥6，排除鉆井液和水泥漿的混合液體，而不使鉆井液或者水泥漿液被污染，然后調(diào)節(jié)將閥7，使水泥漿循環(huán)至頂替液罐13。 8試驗結束后，打開閥門10、閥門11，排空配漿循環(huán)池和頂替液罐中的漿液。9清洗鉆井液配漿循環(huán)池12、頂替液(水泥漿)配制與循環(huán)池13、管線和井筒，以備下次使用。
權利要求1.一種模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，裝置包括有井筒系統(tǒng)以及與其配套的臺架系統(tǒng)、配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，其特征在于所述的井筒系統(tǒng)包括井筒和套在井筒內(nèi)的套管，井筒的底端封閉后與套管底端間隙配合形成通道，井筒的上端部設置環(huán)空返液管口后與可調(diào)整套管偏心度的井眼封隔器配合將伸出井筒的套管與井筒封閉連接，套管的上端設置套管進液管口 ；所述的臺架系統(tǒng)包括井筒固定架、井筒固定卡瓦和用于調(diào)整井筒傾斜角度的井斜角調(diào)整裝置，井筒系統(tǒng)通過井筒固定卡瓦固定在井筒固定架上；所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)是由配漿池、管線、閥、泵和攪拌機連接后組成一套鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)和一套頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)，兩套配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)通過公用和/或獨立的管口與井筒系統(tǒng)的環(huán)空返液管口和套管進液管口連接。
2.如權利要求I所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的井筒系統(tǒng)中的井筒為多段井筒通過法蘭或快速接頭連接，多段井筒中包括至少一段測試段井筒。
3.如權利要求I或2所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的臺架系統(tǒng)中的井斜角調(diào)整裝置包括設在井筒固定架的下方底座，底座與井筒固定架通過轉軸鉸鏈，并在底座與井筒固定架之間連接伸縮桿。
4.如權利要求I或2所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個鉆井液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到鉆井液送出管口、漿液回流管口和鉆井液配漿池回流管線；所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個頂替液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到頂替液送出管口、漿液回流管口和頂替液配漿池回流管線；在頂替液配漿池和鉆井液配漿池分別設有排空閥，在漿液回流管口、頂替液送出管口和鉆井液送出管口所在管線上分別設有排泄管。
5.如權利要求3所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的鉆井液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個鉆井液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到鉆井液送出管口、漿液回流管口和鉆井液配漿池回流管線；所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)中的頂替液配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)包括一個頂替液配漿池配套攪拌機后，通過管線和三通閥接入離心泵，再由離心泵通過管線和三通閥分別接入到頂替液送出管口、漿液回流管口和頂替液配漿池回流管線；在頂替液配漿池和鉆井液配漿池分別設有排空閥，在漿液回流管口、頂替液送出管口和鉆井液送出管口所在管線上分別設有排泄管。
6.如權利要求2所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的井筒系統(tǒng)中的測試段井筒采用對開的兩半不銹鋼管組成，在套管進液管口和環(huán)空返液管口處連接安裝壓差傳感器。
7.如權利要求2或6所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的井筒系統(tǒng)中的測試段井筒上設置多個高精度溫度傳感器。
8.如權利要求3所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的臺架系統(tǒng)中的井斜角調(diào)整裝置還包括設在井筒固定架的下方的井斜角調(diào)節(jié)器；所述的伸縮桿為液壓驅動油缸或氣壓驅動油缸，或者是電機驅動的絲桿。
9.如權利要求4所述的模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，其特征在于所述的配漿和循環(huán)頂替系統(tǒng)被整體固定在下方的支撐臺架上。
專利摘要本實用新型提供了一種用于模擬固井水泥漿頂替效率試驗裝置，包括有井筒系統(tǒng)以及與其配套的裝置臺架系統(tǒng)、配漿系統(tǒng)、循環(huán)頂替系統(tǒng)，井筒系統(tǒng)包括井筒與套在井筒內(nèi)的套管，井筒底端封閉，頭端為與循環(huán)頂替系統(tǒng)活動連接的出口；套管底端與井筒底端之間有空隙，形成環(huán)流通道，套管頭端為與循環(huán)頂替系統(tǒng)活動連接接的入口。采用該裝置能夠模擬不同流態(tài)下水泥漿的頂替作用，實時監(jiān)測多種井斜角度、不同尺寸井筒、不同偏心度、不同相似液等條件下水泥漿的頂替效率，方便進行多角度全方位的試驗。
文檔編號E21B47/00GK202370474SQ20112054147
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者何蘇榮, 馮茜, 周衛(wèi)紅, 彭志剛, 曹會蓮, 曹成章, 王毅, 王紹先, 苗勇, 許嬋嬋, 魏新芳, 魏緒偉, 齊志剛 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院, 中國石油化工股份有限公司