[实用新型]模拟固井水泥浆顶替效率试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油完井用固井模拟试验装置。

背景技术

在室内应用的固井注水泥顶替效率模拟装置，由于室内的场地的局限性要求，装置既要尺寸小，操作简单，测量和采集数据容易，还要能完全模拟出在井下水泥浆顶替钻井液的过程，以及在不同流态下的顶替情况，为优化固井施工参数提供试验方面的技术指导。

但是目前国内外石油工程的水泥浆顶替效率模拟试验都采用比较传统的试验平台和测量方法，这些传统装置往往存在一定不足：全尺寸顶替模拟试验装置采用直剖法测量，其试验花费大，且不能连续分析顶替过程；实际密度水泥浆与相似尺寸套管顶替试验装置由于采用辐射法进行测量，一次存在核辐射的危险性；相似液模拟小间隙顶替试验装置通常采用高速照相（示踪原子法）的测量方法，其所有井筒与流体必须透明，因此常常不能模拟真实流体；环空流体顶替模拟评价仪通过高精度速度传感器进行测量，只能模拟非常规井身结构小间隙固井。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于模拟固井水泥浆顶替效率试验装置，可以通过模拟固井现场的固井顶替过程来分析影响顶替效率的因素。

为达到以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

本装置包括有井筒系统以及与其配套的台架系统、配浆和循环顶替系统，其特征在于：所述的井筒系统包括井筒和套在井筒内的套管，井筒的底端封闭后与套管底端间隙配合形成通道，井筒的上端部设置环空返液管口后与可调整套管偏心度的井眼封隔器配合将伸出井筒的套管与井筒封闭连接，套管的上端设置套管进液管口；所述的台架系统包括井筒固定架、井筒固定卡瓦和用于调整井筒倾斜角度的井斜角调整装置，井筒系统通过井筒固定卡瓦固定在井筒固定架上；所述的配浆和循环顶替系统是由配浆池、管线、阀、泵和搅拌机连接后组成一套钻井液配浆和循环顶替系统和一套顶替液配浆和循环顶替系统，两套配浆和循环顶替系统通过公用和/或独立的管口与井筒系统的环空返液管口和套管进液管口连接。

上述方案中还包括：所述的井筒系统中的井筒为多段井筒通过法兰或快速接头连接，多段井筒中包括至少一段测试段井筒。

所述的井筒系统中的测试段井筒采用对开的两半不锈钢管组成，在套管进液管口和环空返液管口处连接安装压差传感器。所述的井筒系统中的测试段井筒上设置多个高精度温度传感器。

所述的台架系统中的井斜角调整装置包括设在井筒固定架的下方底座，底座与井筒固定架通过转轴铰链，并在底座与井筒固定架之间连接伸缩杆。

所述的台架系统中的井斜角调整装置还包括设在井筒固定架的下方的井斜角调节器；所述的伸缩杆为液压驱动油缸或气压驱动油缸，或者是电机驱动的丝杆。

所述的配浆和循环顶替系统中的钻井液配浆和循环顶替系统包括一个钻井液配浆池配套搅拌机后，通过管线和三通阀接入离心泵，再由离心泵通过管线和三通阀分别接入到钻井液送出管口、浆液回流管口和钻井液配浆池回流管线；所述的配浆和循环顶替系统中的顶替液配浆和循环顶替系统包括一个顶替液配浆池配套搅拌机后，通过管线和三通阀接入离心泵，再由离心泵通过管线和三通阀分别接入到顶替液送出管口、浆液回流管口和顶替液配浆池回流管线；在顶替液配浆池和钻井液配浆池分别设有排空阀，在浆液回流管口、顶替液送出管口和钻井液送出管口所在管线上分别设有排泄管。

所述的配浆和循环顶替系统被整体固定在下方的支撑台架上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：试验装置实现了小型多功能的特点，适合在室内对现场顶替效率进行评价；能模拟通过改变试验测试段井筒大小，可模拟井径变化等真实井眼条件的影响；试验装置的偏心度可调整。该试验装置和方法支持多种测量方法的应用，针对不同的试验目标，采用胶结效果分析法、温差传感分析法、直接剖析法、高速照相分析法等多种评价手段对顶替效率进行分析。该装置还可以根据实际井斜角度的需要来调节井筒的井斜角度，可以适用于不同的环空返速，适合在不同水泥浆的情况下模拟出不同雷诺数，对不同速度的顶替效率进行评价提供了可靠的硬件支持。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的配浆和循环顶替系统结构图。

图2是本实用新型一种实施例的台架系统、井筒系统的主视图。

图3是图2的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

该装置按功能划分为井筒系统、台架系统、配浆和循环顶替系统，另外实验过程中需要配套测量分析系统。配套测量分析系统可以采用已有的系统，这里就不再详述。