專利名稱：自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于一種用來模擬井下油藏環境的裝置，特別是關于一種自膨脹 封隔器井眼模擬試驗裝置，以能夠對自膨脹封隔器進行模擬打壓。
背景技術：
自膨脹封隔器作為油田一種新型的裸眼封隔器，近幾年已經在油田完井方面得到 了廣泛地應用。但對于不同的油井而言，其井下油藏參數也有所不同。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境對自膨脹封隔器性能的影響，設計了本實用新型的自 膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置。
實用新型內容本實用新型的目的是，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。本實用新型的上述目的可采用下列技術方案來實現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， 模擬井筒的內壁上粘附有一圈的水泥層，自膨脹封隔器設置在水泥層內部；模擬井筒的筒 壁上設有加熱系統，模擬井筒上設有進排液系統，進排液系統上連接有能對自膨脹封隔器 進行打壓的打壓系統。在優選的實施方式中，所述模擬井筒包括內管，在內管的外部包覆有多段外管，內 管和外管之間形成能容設加熱體的環空腔，上述能對加熱體進行加熱的加熱系統纏繞在外 管的外壁上。在優選的實施方式中，所述內管的壁厚大于所述外管的壁厚，外管具有三段，分別 包覆在內管的中間和兩端處。在優選的實施方式中，所述加熱系統包括加熱帶，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置。在優選的實施方式中，所述進排液系統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管外，另一端分別穿過內管壁和所述水泥層；所述打壓系統 連接于進液口處。 在優選的實施方式中，所述進排液系統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。 在優選的實施方式中，所述進排液系統還包括排氣口，排氣口的一端外露于模擬 井筒的內管外，另一端分別穿過內管(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。
3[0013]在優選的實施方式中，所述排氣口為兩個，分別位于所述模擬井筒的上部的兩側。在優選的實施方式中，所述打壓系統包括打壓泵，打壓泵連接于所述模擬井筒的 上部的兩個進液口處。在優選的實施方式中，所述模擬井筒的兩端設有連接法蘭，所述水泥層上的兩端 分別設有支撐件，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。本實用新型的特點和優點是該試驗裝置能夠模擬井下不規則井眼和油藏溫度、 壓力等參數，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 設計改進和現場試驗提供理論上的數據支持。
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，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實用新型的一些實 施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他的附圖。圖1是本實用新型的自膨脹封隔器井眼模擬試驗裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。參見圖1所示，本實用新型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的內壁上粘附有一圈的水泥層3，自膨脹封隔 器2設置在水泥層3內部；模擬井筒1的筒壁上設有加熱系統，模擬井筒1上設有進排液系 統，進排液系統上連接有能對自膨脹封隔器2進行打壓的打壓系統。本實用新型實施例在使用時，可在模擬井筒1的內壁上粘附內徑不規則的水泥層 6，以模擬井下不規則的井眼；通過進排液系統往模擬井筒1的水泥層3內部輸入或輸出外 部介質Y (例如原油或柴油)，介質圍繞在自膨脹封隔器2周圍；加熱系統可對水泥層3及 其內部的介質進行加熱，以最終模擬油藏的溫度，在所模擬的井下油藏環境中，通過打壓系 統對自膨脹封隔器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
o本實用新型實施例可以很好地模擬井下油藏環境(溫度、壓力和滲流等)，完成自 膨脹封隔器2在模擬井眼內的膨脹打壓試驗，從而實現對自膨脹封隔器2各項性能參數的 試驗檢驗。進一步而言，所述模擬井筒1的兩端設有連接法蘭13，所述水泥層3上的兩端分別 設有支撐件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。通過打開或關閉連接法蘭13，可將模擬井筒1內的自膨脹封隔器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。根據本實用新型的一個實施方式，模擬井筒1包括內管11，在內管11的外部包覆 有多段外管12，內管11和外管12之間形成能容設加熱體(此處為加熱油)的環空腔，上述 能對加熱體進行加熱的加熱系統纏繞在外管12的外壁上。此處具有三段外管12，分別包覆 在內管11的中間和兩端處，以能對模擬井筒1內部進行很好地加熱。本實用新型實施例中， 可通過加熱系統對內置在環空腔內的加熱油進行加熱，進而對水泥層3及其內部的介質進 行加熱，以模擬所需的介質溫度。其中，內管11的壁一般較厚，以能夠承受高壓試驗，而外管12的壁則可較薄，內、 外管11、12均可為鋼管。根據本實用新型的一個實施方式，加熱系統包括加熱帶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與電源電連接設置。也 就是說，通過加熱帶4對環空腔內的加熱油進行加熱，當溫度偏離設定值時，恒溫控制器41 可自動調節溫度，以維持環空腔內加熱油的溫度恒定。其中，環空腔外設有閥門，例如截止 閥，可利用泵車通過截止閥往環空腔內注入加熱油，待實驗完畢，環空腔內的加熱油通過截 止閥可排出。根據本實用新型的一個實施方式，進排液系統包括進液口 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的內管11外，另一端分別穿過內管11壁和所 述水泥層3 ；所述打壓系統連接于進液口 51處。在此外，所述進排液系統具有三個進液口 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(柴油/原油)的接觸 要優于中間段膠筒，兩端膠筒會先行膨脹到井壁，從而影響介質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，本實用新型實施例在模擬井筒 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，進排液系統還包括排氣口 53，排氣口的一端外露于模擬井筒1的內 管11外，另一端分別穿過內管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，并可分 別通過排氣閥54與同一個廢液缸5相連。當打壓系統將外部介質(柴油\原油)輸入到模擬井筒內時，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。當試驗完畢時，由模 擬井筒1左下端的排液口 52將介質排盡后，再打開模擬井筒1兩端的連接法蘭13，可將封 隔器2取出。根據本實用新型的一個實施方式，所述打壓系統包括打壓泵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實用新型的試驗裝置進行具體說明(1)模擬井筒中，使內管11的規格為長度4m、外徑0325、內徑0281mm;三段外管12的規格分別為長度1200mm\500mm\1200mm、外徑0406mm、內徑0388mm;在內管11的內壁粘 結一不規則水泥層3，其水泥層3內徑在0225 0230mm之間變換。如圖1所示分別將三段 外管12 (1200mm、500mm、1200mm)套在內管11外，并分別進行兩端焊接，以形成三段環形空 腔；另外分別在內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，上緊連接法蘭螺栓。打開外管12上側 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)將加熱油泵入到內管11與外管12的環空腔，關閉閥門以備加熱。 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內部注滿柴油，并按試驗要求，在模擬井筒1內設定一圍壓值lOMPa ；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，記錄最終數據。在排液口將模擬井筒內 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，重新設定模擬井筒1內的溫 度、和壓力。重復試驗步驟(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。以上所述僅為本實用新型的幾個實施例，本領域的技術人員依據申請文件公開的 可以對本實用新型實施例進行各種改動或變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。
權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)的內壁上粘附有一圈的水泥層(3)，自膨脹封隔器(2)設置在水泥層(3)內部；模擬井筒(1)的筒壁上設有加熱系統，模擬井筒(1)上設有進排液系統，進排液系統上連接有能對自膨脹封隔器進行打壓的打壓系統。
2.根據權利要求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包括內管(11)，在內管的外部包覆有多段外管(12)，內管(11)和外管(12)之間形成 能容設加熱體的環空腔，上述能對加熱體進行加熱的加熱系統纏繞在外管(12)的外壁上。
3.根據權利要求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，分別包覆在內管(11)的中間 和兩端處。
4.根據權利要求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)與電源電連接設置。
5.根據權利要求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)的內管(11)外，另一端分別穿過內管壁和所述水泥層(3)；所述打壓系統連接于進 液口 (51)處。
6.根據權利要求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.根據權利要求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 系統還包括排氣口(53)，排氣口的一端外露于模擬井筒(1)的內管(11)外，另一端分別穿 過內管(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.根據權利要求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。
9.根據權利要求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.根據權利要求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)的兩端設有連接法蘭(13)，所述水泥層(3)上的兩端分別設有支撐件(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。
專利摘要本實用新型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，模擬井筒的內壁上粘附有一圈的水泥層，自膨脹封隔器設置在水泥層內部；模擬井筒的筒壁上設有加熱系統，模擬井筒上設有進排液系統，進排液系統上連接有能對自膨脹封隔器進行打壓的打壓系統。本實用新型的試驗裝置能夠模擬井下不規則井眼和油藏溫度、壓力等參數，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計改進和現場試驗提供理論上的數據支持。
文檔編號E21B33/12GK201747358SQ20102052547
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者張衛平, 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