一種動態堵漏儀及使用所述動態堵漏儀的動態堵漏方法
【專利摘要】一種動態堵漏儀及動態堵漏方法，涉及石油與天然氣行業室內堵漏領域，能夠滿足井底高溫高壓的要求并能夠更真實的模擬井底漏失的狀態。本發明包括：具有上蓋的堵漏劑腔體，所述上蓋與堵漏劑腔體的上敞開口以密封且可拆裝方式連接并具有測試壓入口；具有上開口的漏失腔體；具有驅動壓入口的驅動腔體；具有錐塞、活塞和固定連接在錐塞與活塞之間的連桿的聯動機構；用于提供測試要求的測試壓和驅動壓的供壓裝置；用于啟用/停用測試壓的測試壓力閥；以及用于限制施加測試壓的速度的節流器。
【專利說明】一種動態堵漏儀及使用所述動態堵漏儀的動態堵漏方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油與天然氣行業室內堵漏領域，特別涉及一種動態堵漏儀及使用所述動態堵漏儀的動態堵漏方法。
【背景技術】
[0002]目前模擬井底泥漿或水泥漿的漏失，一般都是在一定溫度和壓差下，使用網孔板或者固定寬度的裂縫進行模擬流體的漏失；而實際地層存在裂縫時，會隨著井內的波動壓力存在著“一張一合”的情況，存在裂縫對流體反復“吞吐”的動態漏失，動態漏失對堵漏材料提出了更高的要求。加強對裂縫“一張一合”的模擬，能夠更加真實地反映漏失動態過程以便于有效評價并優選堵漏材料。
[0003]目前石油行業室內堵漏評價裝置多采用小巖心柱或平板型裂縫來模擬裂縫漏失通道，即主要是模擬固定裂縫寬度和大小來評價不同體系的堵漏能力。與實際裂縫漏失通道相比尺寸較小，且不能真實模擬裂縫尺寸的動態變化行為，嚴重影響了漏失動態模擬和堵漏材料的準確評價，導致室內評價結果和現場堵漏效果的不一致性。因此，研制一種模擬現場真實地層裂縫大小動態變化的動態堵漏儀對漏失的有效控制具有重要意義。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種動態堵漏儀及使用所述動態堵漏儀的動態堵漏方法，以滿足井底高溫高壓的要求并能夠更真實的模擬井底漏失的狀態。
[0005]為了解決上述問題，本發明提供了一種動態堵漏儀，包括:具有上蓋的堵漏劑腔體，所述上蓋與堵漏劑腔體的上敞開口以密封且可拆裝方式連接并具有測試壓入口 ；具有上開口的漏失腔體；具有驅動壓入口的驅動腔體；具有錐塞、活塞和固定連接在錐塞與活塞之間的連桿的聯動機構；用于提供測試要求的測試壓和驅動壓的供壓裝置；用于啟用/停用測試壓的測試壓力閥；以及用于限制施加測試壓的速度的節流器；
[0006]所述堵漏劑腔體位于所述漏失腔體上方并與漏失腔體以連通方式連接，
[0007]所述漏失腔體位于所述驅動腔體上方并與所述驅動腔體以連通方式連接，
[0008]所述錐塞位于所述漏失腔體內，
[0009]所述連桿的一部分位于所述漏失腔體內，所述連桿的另一部分以密封且能夠上下運動的方式穿過所述漏失腔體與所述驅動腔體之間的通孔進而伸入到驅動腔體中，
[0010]所述活塞位于所述驅動腔體內，
[0011 ] 所述供壓裝置與驅動壓入口以密封方式連通，使得將來自所述供壓裝置的測試壓作為活塞運動的驅動壓輸入至驅動腔體中，并且所述供壓裝置還經由測試壓力閥和節流器與測試壓入口以密封方式連通，使得在斷開測試壓力閥時在上蓋從堵漏劑腔體的上敞開口處拆下的情況下聯動機構在驅動壓作用下向上運動，從而漏隙為零，并使得在接通測試壓力閥時在上蓋安裝在堵漏劑腔體的上敞開口處的情況下在節流器的限速作用下將來自所述供壓裝置的測試壓逐漸輸入至堵漏劑腔體中，進而在堵漏劑腔體與驅動腔體內的壓強相等的情況下聯動機構向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大，
[0012]其中，活塞的直徑小于漏失腔體的上開口的直徑，以及所述環形漏隙由所述錐塞與所述漏失腔體的上開口配合來形成，并且在聯動機構上下運動時成動態變化，以及
[0013]其中，在漏隙為零時，在上蓋被拆下后堵漏劑被注入到堵漏劑腔體中。
[0014]進一步地，所述動態堵漏儀還包括調節機構，所述調節機構的上端位于所述驅動腔體中，并且在所述供壓裝置未供壓情況下所述調節機構與所述聯動機構的下部接觸，使得通過調節所述調節機構來使所述聯動機構達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
[0015]進一步地，所述調節機構是螺桿。
[0016]進一步地，所述動態堵漏儀還包括外部計量裝置，以及所述漏失腔體具有漏失出口，所述外部計量裝置在外部與所述漏失出口連接，以用于收集并計量待從堵漏劑腔體漏失至漏失腔體中的堵漏劑。
[0017]進一步地，所述外部計量裝置是量筒。
[0018]進一步地，所述供壓裝置包括氣源、用于將氣源的氣壓調節至測試要求的測試壓的調壓閥和用于顯示經調節的測試壓的壓力表，所述氣源與所述調壓閥連接，并且所述調壓閥又同時與所述壓力表、所述測試壓力閥和所述驅動壓入口連接。
[0019]進一步地，所述氣源是氮氣。
[0020]進一步地，所述供壓裝置所提供的測試壓為7MPa?40MPa。
[0021]進一步地，所述上蓋與所述堵漏劑腔體的上敞開口以螺紋方式連接。
[0022]進一步地，活塞的直徑比漏失腔體的上開口的直徑小5%?15%。
[0023]進一步地，所述活塞的直徑比所述漏失腔體的上開口的直徑小10%。
[0024]為了解決上述問題，本發明提供一種使用前述任一項個動態堵漏儀的動態堵漏方法，包括以下步驟:
[0025]步驟S1:斷開測試壓力閥并然后調節供壓裝置至要求的測試壓，使得聯動機構在驅動壓的作用下向上運動，從而漏隙為零；
[0026]步驟S2:將上蓋從堵漏劑腔體的上敞開口處卸下，然后將堵漏劑注入所述堵漏劑腔體中，最后將上蓋裝在所述堵漏劑腔體的上敞開口處；
[0027]步驟S3:接通所述測試壓力閥，使來自供壓裝置的測試壓在節流器的限速作用下逐漸輸入至堵漏劑腔體中，進而在堵漏劑腔體與驅動腔體內的壓強相等的情況下聯動機構向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大，
[0028]在堵漏劑堵漏效果明顯的情況下，環形漏隙逐漸加大至最大環形漏隙；以及
[0029]在堵漏劑堵漏效果不明顯的情況下，堵漏劑漏失使得堵漏劑腔體內壓力損失，然后聯動機構在驅動壓作用下再次向上運動，從而環形漏隙逐漸變小；測試壓經節流器逐漸再次輸入至堵漏劑腔體內，在堵漏劑腔體內測試壓與驅動腔體內驅動壓相等的情況下所述聯動機構再次向下運動；聯動機構重復上述過程，自動進行N次上下振蕩，N為自然數；
[0030]其中，如果堵漏劑堵漏失敗，即堵漏劑全部漏失盡，則小幅振蕩一直持續直到使供壓裝置停止供壓為止；以及
[0031]如果堵漏劑堵漏成功，即環形漏隙為最大環形漏隙時堵漏劑仍無漏失，則由于錐塞所受的測試壓大于活塞所受的驅動壓而使聯動機構停止振蕩。[0032]進一步地,所述動態堵漏方法在步驟SI之前還包括:
[0033]SO:調節所述調節機構來使所述聯動機構達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
[0034]本發明的有益效果:能夠模擬現場真實地層溫度壓力，最高工作溫度220°C，最高工作壓力40MPa ;能夠模擬現場真實地層裂縫大小，從0.5mm-5mm ;能夠模擬真實的井底壓力波動，使裂縫大小來回變動，模擬裂縫的“一張一合”；能夠檢測到流體的漏失，并進行精確的采集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是本發明實施例的動態堵漏儀的結構示意圖；
[0036]圖2是本發明實施例的動態堵漏方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0038]如圖1所示，本發明實施例提供一種動態堵漏儀，包括:具有上蓋5-1的堵漏劑腔體5，所述上蓋5-1與堵漏劑腔體5的上敞開口以密封且可拆裝方式連接并具有測試壓入口 ；具有上開口的漏失腔體7 ;具有驅動壓入口的驅動腔體8 ;具有錐塞3-1、活塞3-3和固定連接在錐塞3-1與活塞3-3之間的連桿3-2的聯動機構3 ;用于提供測試要求的測試壓和驅動壓的供壓裝置2 ;用于啟用/停用測試壓的測試壓力閥4 ;以及用于限制施加測試壓的速度的節流器I ;
[0039]所述堵漏劑腔體5位于所述漏失腔體7上方并與漏失腔體7以連通方式連接，
[0040]所述漏失腔體7位于所述驅動腔體8上方并與所述驅動腔體8以連通方式連接，
[0041]所述錐塞3-1位于所述漏失腔體7內，
[0042]所述連桿3-2的一部分位于所述漏失腔體7內，所述連桿3-2的另一部分以密封且能夠上下運動的方式穿過所述漏失腔體7與所述驅動腔體8之間的通孔進而伸入到驅動腔體8中，
[0043]所述活塞3-3位于所述驅動腔體8內，
[0044]所述供壓裝置2與驅動壓入口以密封方式連通，使得將來自所述供壓裝置2的測試壓作為活塞3-3運動的驅動壓輸入至驅動腔體8中，并且所述供壓裝置2還經由測試壓力閥4和節流器I與測試壓入口以密封方式連通，使得在斷開測試壓力閥4時在上蓋5-1從堵漏劑腔體5的上敞開口處拆下的情況下聯動機構3在驅動壓作用下向上運動，從而漏隙為零，并使得在接通測試壓力閥4時在上蓋5-1安裝在堵漏劑腔體5的上敞開口處的情況下在節流器I的限速作用下將來自所述供壓裝置2的測試壓逐漸輸入至堵漏劑腔體5中，進而在堵漏劑腔體5與驅動腔體8內的壓強相等的情況下聯動機構3向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大，
[0045]其中，活塞3-3的直徑小于漏失腔體7的上開口的直徑，以及所述環形漏隙由所述錐塞3-1與所述漏失腔體7的上開口配合來形成，并且在聯動機構3上下運動時成動態變化，以及
[0046]其中，在漏隙為零時，在上蓋5-1被拆下后堵漏劑6被注入到堵漏劑腔體5中。
[0047]進一步地，所述動態堵漏儀還包括調節機構9，所述調節機構9的上端位于所述驅動腔體8中，并且在所述供壓裝置2未供壓情況下所述調節機構9與所述聯動機構3的下部接觸，使得通過調節所述調節機構9來使所述聯動機構3達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
[0048]進一步第，所述調節機構9是螺桿。
[0049]進一步地，所述動態堵漏儀還包括外部計量裝置10，以及所述漏失腔體7具有漏失出口，所述外部計量裝置10在外部與所述漏失出口連接，以用于收集并計量待從堵漏劑腔體5漏失至漏失腔體7中的堵漏劑6。
[0050]進一步地,所述外部計量裝置10是量筒。
[0051]進一步地，所述供壓裝置2包括氣源2-1、用于將氣源2-1的氣壓調節至測試要求的測試壓的調壓閥2-2和用于顯示經調節的測試壓的壓力表2-3，所述氣源2-1與所述調壓閥2-2連接，并且所述調壓閥2-2又同時與所述壓力表2-3、所述測試壓力閥4和所述驅動壓入口連接。
[0052]進一步地,所述氣源2-1是氮氣。
[0053]進一步地，所述供壓裝置2所提供的測試壓為7MPa?40MPa。
[0054]進一步地，所述上蓋5-1與所述堵漏劑腔體5的上敞開口以螺紋方式連接。
[0055]進一步地，活塞3-3的直徑比漏失腔體7的上開口的直徑小5%?15%。
[0056]進一步地，所述活塞3-3的直徑比所述漏失腔體7的上開口的直徑小10%。
[0057]如圖2所示，本發明提供一種使用前述任一個動態堵漏儀的動態堵漏方法，包括以下步驟:
[0058]步驟S1:斷開測試壓力閥4并然后調節供壓裝置2至要求的測試壓，使得聯動機構3在驅動壓的作用下向上運動，從而漏隙為零；
[0059]步驟S2:將上蓋5-1從堵漏劑腔體5的上敞開口處卸下，然后將堵漏劑6注入所述堵漏劑腔體5中，最后將上蓋5-1安裝在所述堵漏劑腔體5的上敞開口處；
[0060]步驟S3:接通所述測試壓力閥4，使來自供壓裝置2的測試壓在節流器I的限速作用下逐漸輸入至堵漏劑腔體5中，進而在堵漏劑腔體5與驅動腔體8內的壓強相等的情況下聯動機構3向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大，
[0061]在堵漏劑堵漏效果明顯的情況下，環形漏隙逐漸加大至最大環形漏隙；以及
[0062]在堵漏劑堵漏效果不明顯的情況下，堵漏劑6漏失使得堵漏劑腔體5內壓力損失，然后聯動機構3在驅動壓作用下再次向上運動，從而環形漏隙逐漸變小；測試壓經節流器I逐漸再次輸入至堵漏劑腔體5內，在堵漏劑腔體5內測試壓與驅動腔體8內驅動壓相等的情況下所述聯動機構3再次向下運動；聯動機構3重復上述過程，自動進行N次上下振蕩，N為自然數；
[0063]其中，如果堵漏劑6堵漏失敗，即堵漏劑6全部漏失盡，則小幅振蕩一直持續直到使供壓裝置3停止供壓為止；以及
[0064]如果堵漏劑6堵漏成功，即環形漏隙為最大環形漏隙時堵漏劑6仍無漏失，則由于錐塞3-1所受的測試壓大于活塞3-3所受的驅動壓而使聯動機構3停止振蕩。[0065]進一步地,所述動態堵漏方法在步驟SI之前還包括:
[0066]SO:調節所述調節機構9來使所述聯動機構3達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
[0067]雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬【技術領域】內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種動態堵漏儀，其特征在于，包括:具有上蓋的堵漏劑腔體，所述上蓋與堵漏劑腔體的上敞開口以密封且可拆裝方式連接并具有測試壓入口 ；具有上開口的漏失腔體；具有驅動壓入口的驅動腔體；具有錐塞、活塞和固定連接在錐塞與活塞之間的連桿的聯動機構；用于提供測試要求的測試壓和驅動壓的供壓裝置；用于啟用/停用測試壓的測試壓力閥；以及用于限制施加測試壓的速度的節流器； 所述堵漏劑腔體位于所述漏失腔體上方并與漏失腔體以連通方式連接， 所述漏失腔體位于所述驅動腔體上方并與所述驅動腔體以連通方式連接， 所述錐塞位于所述漏失腔體內， 所述連桿的一部分位于所述漏失腔體內，所述連桿的另一部分以密封且能夠上下運動的方式穿過所述漏失腔體與所述驅動腔體之間的通孔進而伸入到驅動腔體中， 所述活塞位于所述驅動腔體內， 所述供壓裝置與驅動壓入口以密封方式連通，使得將來自所述供壓裝置的測試壓作為活塞運動的驅動壓輸入至驅動腔體中，并且所述供壓裝置還經由測試壓力閥和節流器與測試壓入口以密封方式連通，使得在斷開測試壓力閥時在上蓋從堵漏劑腔體的上敞開口處拆下的情況下聯動機構在驅動壓作用下向上運動，從而漏隙為零，并使得在接通測試壓力閥時在上蓋安裝在堵漏劑腔體的上敞開口處的情況下在節流器的限速作用下將來自所述供壓裝置的測試壓逐漸輸入至堵漏劑腔體中，進而在堵漏劑腔體與驅動腔體內的壓強相等的情況下聯動機構向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大， 其中，活塞的直徑小于漏失腔體的上開口的直徑，以及所述環形漏隙由所述錐塞與所述漏失腔體的上開口配合來形成，并且在聯動機構上下運動時成動態變化，以及 其中，在漏隙為零 時，在上蓋被拆下后堵漏劑被注入到堵漏劑腔體中。
2.如權利要求1所述的動態堵漏儀，其特征在于，還包括調節機構，所述調節機構的上端位于所述驅動腔體中，并且在所述供壓裝置未供壓情況下所述調節機構與所述聯動機構的下部接觸，使得通過調節所述調節機構來使所述聯動機構達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
3.如權利要求2所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述調節機構是螺桿。
4.如權利要求1、2或3所述的動態堵漏儀，其特征在于，還包括外部計量裝置，以及所述漏失腔體具有漏失出口，所述外部計量裝置在外部與所述漏失出口連接，以用于收集并計量待從堵漏劑腔體漏失至漏失腔體中的堵漏劑。
5.如權利要求4所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述外部計量裝置是量筒。
6.如權利要求1、2、3或5所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述供壓裝置包括氣源、用于將氣源的氣壓調節至測試要求的測試壓的調壓閥和用于顯示經調節的測試壓的壓力表，所述氣源與所述調壓閥連接，并且所述調壓閥又同時與所述壓力表、所述測試壓力閥和所述驅動壓入口連接。
7.如權利要求6所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述氣源是氮氣。
8.如權利要求6所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述供壓裝置所提供的測試壓為7MPa ~40MPa。
9.如權利要求1、2、3、5、7或8所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述上蓋與所述堵漏劑腔體的上敞開口以螺紋方式連接。
10.如權利要求9所述的動態堵漏儀，其特征在于，活塞的直徑比漏失腔體的上開口的直徑小5%~15%。
11.如權利要求1、2、3、5、7、8或10所述的動態堵漏儀，其特征在于，所述活塞的直徑比所述漏失腔體的上開口的直徑小10%。
12.一種使用前述權利要求中任一項所述的動態堵漏儀的動態堵漏方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:斷開測試壓力閥并然后調節供壓裝置至要求的測試壓，使得聯動機構在驅動壓的作用下向上運動，從而漏隙為零； 步驟S2:將上蓋從堵漏劑腔體的上敞開口處卸下，然后將堵漏劑注入所述堵漏劑腔體中，最后將上蓋裝在所述堵漏劑腔體的上敞開口處； 步驟S3:接通所述測試壓力閥，使來自供壓裝置的測試壓在節流器的限速作用下逐漸輸入至堵漏劑腔體中，進而在堵漏劑腔體與驅動腔體內的壓強相等的情況下聯動機構向下運動，從而形成環形漏隙并逐漸加大， 在堵漏劑堵漏效果明顯的情況下，環形漏隙逐漸加大至最大環形漏隙；以及在堵漏劑堵漏效果不明顯的情況下，堵漏劑漏失使得堵漏劑腔體內壓力損失，然后聯動機構在驅動壓作用下再次向上運動，從而環形漏隙逐漸變小；測試壓經節流器逐漸再次輸入至堵漏劑腔體內，在堵漏劑腔體內測試壓與驅動腔體內驅動壓相等的情況下所述聯動機構再次向下運動；聯動機構重復上述過程，自動進行N次上下振蕩，N為自然數； 其中，如果堵漏劑堵漏失敗，即堵漏劑全部漏失盡，則小幅振蕩一直持續直到使供壓裝置停止供壓為止；以及` 如果堵漏劑堵漏成功，即環形漏隙為最大環形漏隙時堵漏劑仍無漏失，則由于錐塞所受的測試壓大于活塞所受的驅動壓而使聯動機構停止振蕩。
13.如權利要求12所述的動態堵漏方法，其特征在于，在步驟SI之前還包括: SO:調節所述調節機構來使所述聯動機構達到其運動行程下限，從而獲得測試要求的最大環形漏隙。
【文檔編號】E21B33/13GK103821475SQ201410083334
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】謝玉洪, 羅宇維, 朱江林, 黃凱文, 王玉田, 張超, 徐一龍, 許前富, 呂維軍, 趙琥 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司湛江分公司, 中海油田服務股份有限公司, 沈陽金歐科石油儀器技術開發有限公司