本發(fā)明涉及油氣井射孔模擬測試領(lǐng)域，特別涉及一種油氣井射孔器地面打靶試驗裝置。

背景技術(shù)：

射孔作業(yè)是油氣勘探和開發(fā)中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，其通過在套管內(nèi)下入射孔器，射孔器沿徑向以一定相位角發(fā)射射孔彈，射孔彈射穿套管和水泥環(huán)并射入油井地層，使套管內(nèi)部與油井地層連通，原油經(jīng)射出的孔道流入套管內(nèi)，且射入地層的射孔彈可改善地層的滲透率。為了確定使用某一射孔器進(jìn)行射孔是否安全以及射孔效果是否能夠滿足油井開發(fā)的需求，在進(jìn)行射孔作業(yè)之前，需對該射孔器進(jìn)行檢測和評價。

目前常通過射孔器在地面上對混凝土靶進(jìn)行打靶試驗來模擬射孔器射孔的過程，并依據(jù)打靶試驗的過程對射孔器的安全性進(jìn)行評價，依據(jù)打靶試驗的結(jié)果對射孔器的射孔效果能否滿足油井開發(fā)的需求進(jìn)行評價。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

由于井下通常為高溫高壓環(huán)境，且實際使用時射孔器上方通常覆有液柱，井下環(huán)境對射孔器的射孔過程和射孔結(jié)果所產(chǎn)生的影響較大，導(dǎo)致依據(jù)目前的打靶試驗對射孔器的安全性和射孔效果進(jìn)行評價的可靠性較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決依據(jù)目前的打靶試驗對射孔器的安全性和射孔效果進(jìn)行評價的可靠性較低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種油氣井射孔器地面打靶試驗裝置。所述技術(shù)方案如下：

一種油氣井射孔器地面打靶試驗裝置，所述油氣井射孔器地面打靶試驗裝置包括：混凝土靶、試驗套管、保壓管、活塞、剪切銷釘和防護(hù)鋼板；

所述試驗套管固定在所述混凝土靶內(nèi)，射孔器設(shè)置在所述試驗套管內(nèi)部，且所述試驗套管上設(shè)有傳感器出口，測試電纜的一端固定在試驗套管內(nèi)部，另一端由所述傳感器出口伸出，且所述測試電纜與所述試驗套管密封連接；

所述保壓管的下端與所述試驗套管的下端密封固定，且所述保壓管上設(shè)有試壓接頭和點火線纜入口，所述試壓接頭處連接壓力進(jìn)口管線，所述壓力進(jìn)口管線與試壓泵連接，且所述壓力進(jìn)口管線上設(shè)有保壓閘門，所述保壓閘門位于所述試壓泵與所述試壓接頭之間，通過所述試壓泵向所述試驗套管內(nèi)泵送高溫高壓液體，以模擬井下的高溫高壓環(huán)境，點火線纜由點火線纜入口處伸入所述試驗套管內(nèi)與所述射孔器連接，所述點火線纜與所述保壓管密封連接；

所述活塞設(shè)置在所述保壓管內(nèi)部，且所述活塞與所述保壓管動密封連接，所述活塞位于所述試壓接頭上方；

所述剪切銷釘沿所述保壓管的徑向穿過所述保壓管并插入所述活塞內(nèi)部，所述剪切銷釘?shù)募羟袘?yīng)力大于所述射孔器上方的液柱對所述活塞產(chǎn)生的壓力，且小于或等于所述射孔器二次能量釋放對所述活塞產(chǎn)生的壓力；

所述防護(hù)鋼板蓋在所述保壓管的上端，用于防止所述活塞由所述保壓管內(nèi)沖出。

進(jìn)一步地，所述保壓管包括：套管接頭、第一連接管、第二連接管和壓帽；

所述套管接頭與所述試驗套管的上端固定連接，所述點火線纜入口設(shè)置在所述套管接頭上；

所述第一連接管與所述套管接頭的上端固定連接；

所述第二連接管固定套在所述第一連接管的上端外部，所述試壓接頭設(shè)置在所述第二連接管上，且所述活塞設(shè)置在所述第二連接管內(nèi)部；

所述壓帽固定在所述第二連接管的上端外部，所述壓帽上沿所述保壓管的軸向設(shè)有第一卸壓孔。

具體地，所述套管接頭與所述試驗套管之間、所述第一連接管與所述套管接頭之間、所述第二連接管與所述第一連接管之間以及所述壓帽與所述第二連接管之間均通過螺紋連接。

進(jìn)一步地，所述第二連接管上設(shè)有第二卸壓孔，所述第二卸壓孔用于在所述剪切銷釘剪斷后釋放所述保壓管內(nèi)的壓力。

進(jìn)一步地，所述油氣井射孔器地面打靶試驗裝置還包括防護(hù)鋼板支撐架，所述防護(hù)鋼板支撐架設(shè)置在所述保壓管外部，用于支撐所述防護(hù)鋼板。

具體地，所述防護(hù)鋼板支撐架由磚塊砌成。

具體對，所述活塞與所述保壓管之間通過O型密封圈動密封連接。

進(jìn)一步地，所述防護(hù)鋼板上設(shè)有多個沙袋。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明通過在試驗套管上方連接保壓管，在保壓管上設(shè)置試壓接頭，試壓接頭連接壓力進(jìn)口管線，壓力進(jìn)口管線與試壓泵連接，通過試壓泵向試驗套管內(nèi)泵送高溫高壓液體以模擬井下的高溫高壓環(huán)境，且保壓管內(nèi)設(shè)有活塞，剪切銷釘沿保壓管的徑向穿過保壓管并插入活塞內(nèi)部，剪切銷釘?shù)募羟袘?yīng)力大于射孔器上方的液柱對活塞產(chǎn)生的壓力，且小于射孔器二次能量釋放對活塞產(chǎn)生的壓力，利用剪切銷釘使保壓管內(nèi)的壓力釋放相對于射孔器的二次能量釋放時間延遲，使得在射孔器進(jìn)行二次能量釋放過程中試驗套管內(nèi)依然能夠保持所模擬的井下高溫高壓狀態(tài)，從而模擬射孔器在井下環(huán)境下進(jìn)行射孔的過程，保證依據(jù)該打靶試驗對射孔器的安全性和射孔效果進(jìn)行評價的可靠性較高。

附圖說明

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)明實施例提供的油氣井射孔器地面打靶試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的保壓管的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1混凝土靶，

2試驗套管，21傳感器出口，

3保壓管，31套管接頭，311點火線纜入口，32第一連接管，33第二連接管，331試壓接頭，332壓力進(jìn)口管線，333試壓泵，334保壓閘門，335第一卸壓孔，336第二卸壓孔，34壓帽，

4活塞，

5剪切銷釘，

6防護(hù)鋼板，

7射孔器，

8測試電纜，

9點火線纜，

10防護(hù)鋼板支撐架，

11沙袋，

12 O型密封圈。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，且結(jié)合圖2進(jìn)行說明，本發(fā)明實施例提供了一種油氣井射孔器地面打靶試驗裝置，該油氣井射孔器地面打靶試驗裝置包括：混凝土靶1、試驗套管2、保壓管3、活塞4、剪切銷釘5和防護(hù)鋼板6；

試驗套管2固定在混凝土靶1內(nèi)，射孔器7設(shè)置在試驗套管2內(nèi)部，且試驗套管2上設(shè)有傳感器出口21，測試電纜8的一端固定在試驗套管2內(nèi)部，另一端由傳感器出口21伸出，且測試電纜8與試驗套管2密封連接；

保壓管3的下端與試驗套管2的下端密封固定，且保壓管3上設(shè)有試壓接頭331和點火線纜入口311，試壓接頭331處連接壓力進(jìn)口管線332，壓力進(jìn)口管線332與試壓泵333連接，且壓力進(jìn)口管線332上設(shè)有保壓閘門334，保壓閘門334位于試壓泵333與試壓接頭331之間，通過試壓泵333向試驗套管2內(nèi)泵送高溫高壓液體，以模擬井下的高溫高壓環(huán)境，點火線纜9由點火線纜入口311處伸入試驗套管2內(nèi)與射孔器7連接，點火線纜9與保壓管3密封連接；

活塞4設(shè)置在保壓管3內(nèi)部，且活塞4與保壓管3動密封連接，活塞4位于試壓接頭331上方；

剪切銷釘5沿保壓管3的徑向穿過保壓管3并插入活塞4內(nèi)部，剪切銷釘5的剪切應(yīng)力大于射孔器7上方的液柱對活塞4產(chǎn)生的壓力，且小于或等于射孔器7二次能量釋放對活塞4產(chǎn)生的壓力；

防護(hù)鋼板6蓋在保壓管3的上端，用于防止活塞4由保壓管3內(nèi)沖出。

在本發(fā)明實施例中，先在地面建混凝土靶1，并把試驗套管2固定在混凝土靶1內(nèi)部，對混凝土靶1進(jìn)行處理，保證試驗套管2底部的壓力等于井底地層壓力，而后將射孔器7固定安裝在試驗套管2內(nèi)，測試電纜8與射孔器7連接后由傳感器出口21中伸出后與測試儀器連接。再將活塞4安裝在保壓管3內(nèi)部，并將剪切銷釘5安裝在保壓管3上，試驗套管2的上端連接保壓管3，點火線纜9由保壓管3上的點火線纜入口311伸入試驗套管2內(nèi)部并與射孔器7電連接，而后將壓力進(jìn)口管線332連接在試壓接頭331上，壓力進(jìn)口管線332上安裝保壓閘門334，壓力進(jìn)口管線332的末端連接試壓泵333，將防護(hù)鋼板6蓋在保壓管3的上端，完成本發(fā)明實施例提供的油氣井射孔器地面打靶試驗裝置的組裝。

而后通過試壓泵333經(jīng)壓力進(jìn)口管線332和保壓管3向試驗套管2內(nèi)泵入熱水、熱油或熱洗井液等高溫高壓液體，高溫高壓液體的溫度等于或近似等于油井井下的溫度，注入高溫高壓液體之后射孔器7上所附的液柱壓力等于將射孔器7置于油井套管內(nèi)時其上所附液柱壓力，當(dāng)試驗套管2內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值且穩(wěn)定后，關(guān)閉保壓閘門334。人員隱蔽，通過點火線纜9向射孔器7點火，射孔器7的一次能量釋放，推動射孔彈射穿套管并射入混凝土靶1中，同時，射孔器7的一次能量釋放導(dǎo)致保壓管3內(nèi)壓力迅速增大，活塞4產(chǎn)生上行趨勢，對剪切銷釘5產(chǎn)生剪切作用力，射孔器7一次能量釋放完之后迅速進(jìn)行二次能量釋放和三次能量釋放，當(dāng)三次能量釋放完成之后，剪切銷釘5被剪斷，活塞4上行，保壓管3和試驗套管2內(nèi)部的壓力釋放。在射孔器7進(jìn)行射孔的過程中，測試電纜8實時采集試驗套管2內(nèi)的P-T數(shù)據(jù)，根據(jù)試驗套管2內(nèi)的P-T數(shù)據(jù)及射孔彈的穿深，可對射孔器7的安全性和射孔效果做出評價。

在本發(fā)明實施例中，剪切銷釘5的剪切應(yīng)力小于或等于射孔器7的二次能量釋放產(chǎn)生的壓力，活塞3作用在剪切銷釘5上的剪切作用力可在射孔器7的一次能量釋放或二次能量釋放的過程中達(dá)到剪切銷釘5的剪切應(yīng)力。

本發(fā)明通過在試驗套管2上方連接保壓管3，在保壓管3上設(shè)置試壓接頭331，試壓接頭331連接壓力進(jìn)口管線332，壓力進(jìn)口管線332與試壓泵333連接，通過試壓泵333向試驗套管2內(nèi)泵送高溫高壓液體以模擬井下的高溫高壓環(huán)境，且保壓管3內(nèi)設(shè)有活塞4，剪切銷釘5沿保壓管3的徑向穿過保壓管3并插入活塞4內(nèi)部，剪切銷釘5的剪切應(yīng)力大于射孔器7上方的液柱對活塞4產(chǎn)生的壓力，且小于射孔器7二次能量和三次能量釋放對活塞4產(chǎn)生的壓力，利用剪切銷釘5使保壓管3內(nèi)的壓力釋放相對于射孔器7的二次能量和三次能量的釋放時間延遲，使得在射孔器7進(jìn)行二次能量釋放過程中試驗套管2內(nèi)依然能夠保持所模擬的井下高溫高壓狀態(tài)，從而模擬射孔器在井下環(huán)境下進(jìn)行射孔的過程，保證依據(jù)該打靶試驗對射孔器的安全性和射孔效果進(jìn)行評價的可靠性較高。

在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選地，活塞4與保壓管3之間通過O型密封圈12動密封連接，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，且密封效果好。

如圖2所示，在本發(fā)明實施例中，保壓管3包括：套管接頭31、第一連接管32、第二連接管33和壓帽34；

套管接頭31與試驗套管2的上端固定連接，點火線纜入口311設(shè)置在套管接頭31上；

第一連接管32與套管接頭31的上端固定連接；

第二連接管33固定套在第一連接管32的上端外部，試壓接頭331設(shè)置在第二連接管33上，且活塞4設(shè)置在第二連接管33內(nèi)部；

壓帽34固定在第二連接管33的上端外部，壓帽34上沿保壓管3的軸向設(shè)有第一卸壓孔335。

在本發(fā)明實施例中，當(dāng)活塞4上行時，活塞4上方的空間內(nèi)的壓力增大，為了保證本發(fā)明的安全性，可通過在壓帽34上設(shè)置第一卸壓孔335，保證剪切銷釘5剪斷后活塞4能順利上行。且本發(fā)明實施例通過套管接頭31、第一連接管32、第二連接管33和壓帽34構(gòu)成保壓管3，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。其中，優(yōu)選地，套管接頭31與試驗套管2之間、第一連接管32與套管接頭31之間、第二連接管33與第一連接管32之間以及壓帽34與第二連接管33之間均通過螺紋連接，便于拆卸和安裝。

如圖2所示，在本發(fā)明實施例中，第二連接管33上設(shè)有第二卸壓孔336，第二卸壓孔336用于在剪切銷釘5剪斷后釋放保壓管3內(nèi)的壓力。

在本發(fā)明實施例中，第二卸壓孔336設(shè)置在第二連接管33上安裝剪切銷釘5的位置下方，在剪切銷釘5未剪斷時，活塞4封堵第二卸壓孔336，當(dāng)剪切銷釘5剪斷后，活塞4上行，第二卸壓孔336露出，試驗套管2和保壓管3內(nèi)的壓力通過第二卸壓孔336釋放。在本發(fā)明實施例中，第二卸壓孔336設(shè)有多個，多個第二卸壓孔336相對第二連接管33的軸線均勻分布。

如圖1所示，在本發(fā)明實施例中，油氣井射孔器地面打靶試驗裝置還包括防護(hù)鋼板支撐架10，防護(hù)鋼板支撐架10設(shè)置在保壓管3外部，用于支撐防護(hù)鋼板6。

在本發(fā)明實施例中，防護(hù)鋼板6蓋在壓帽34的上端，由于壓帽34的橫截面積較小而防護(hù)鋼板6的橫截面接較大，為了保證防護(hù)鋼板6的穩(wěn)定性，在保壓管3外部設(shè)置防護(hù)鋼板支撐架10，以防止防護(hù)鋼板6掉落或偏轉(zhuǎn)。其中，優(yōu)選地，防護(hù)鋼板支撐架10由磚塊砌成，能承擔(dān)的支撐力較大，且材料容易取得，成本較低。

且如圖1所示，在本發(fā)明實施例中，為了增強防護(hù)鋼板6的防護(hù)功能，防護(hù)鋼板6上設(shè)有多個沙袋11，防止活塞4由保壓管3內(nèi)沖出。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。