[实用新型]水平井剖面顶替效率测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是石油与天然气工程中水平井剖面顶替效率的室内模拟测量装置，用于测量水平井顶替过程中偏心环空剖面顶替效率，具体涉及的是水平井剖面顶替效率测定装置。

背景技术

良好的层间封隔效果是实现水平井分段压裂提高薄差油层和低渗透油田采收率的关键，水平井顶替时由于套管自重偏心和水泥浆与钻井液密度差的联合作用，形成的水泥环薄厚不均，甚至有些地方没有形成水泥环，同时由于局部泥浆滞留的存在，降低了界面胶结强度，无法形成良好的封隔系统，导致许多水平井压裂后很快层间窜通，严重影响到水平井分段压裂优势的发挥。

对于水平井顶替来说，主要存在如下两个问题：（1）水平井中，水泥浆、钻井液所受重力方向已经不再是轴向而是径向，由于比重差的原因，使得重的水泥浆沉向低侧，顶替界面更容易向井眼下侧扩展，水泥浆在低边形成指进现象获得较好的顶替效果，而轻的钻井液聚集在井眼上侧很难被替走，形成连续的钻井液窜槽通道；（2）套管自重使得水平井中偏心现象比较严重，套管偏心形成宽窄不一的环空间隙，固井顶替时顶替流体在宽间隙处的流动阻力要小于窄间隙处，使得顶替界面容易向宽间隙处扩展，窄间隙处形成钻井液滞留。因此对于水平井来说，层间封隔效果受到顶替流体的密度差和套管偏心的双重影响，套管偏心的方位及大小对层间封隔效果可能会产生截然不同的影响。因此需要了解套管偏心以及顶替流体密度差对水平井剖面顶替效率的影响，得出水平井偏心环空钻井液滞留的规律。

张兴国等人通过实验研究了紊流顶替及接触时间对注水泥顶替效率的影响，通过测定γ射线穿透不同密度的流体时强度的变化来测定顶替效率。杨建波等人利用自行研制的偏心环空注水泥模拟试验装置，用相似液顶替试验研究了密度差对顶替界面以及顶替过程的影响规律，在膨润土浆相似液顶替试验中，采用出口混浆密度连续测量法，对密度差等因素影响顶替效率的规律进行了较为系统的研究。

这些实验装置只能测定顶替过程中两种流体掺混流动时的顶替效果，不能测定顶替结束后环空剖面钻井液滞留的位置以及厚度。本实用新型的研制可以用来解决目前缺少水平井偏心环空钻井液滞留层厚度分布规律和剖面顶替效率测定的室内实验装置的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供水平井剖面顶替效率测定装置，它用于解决目前缺少水平井偏心环空钻井液滞留层厚度分布规律和剖面顶替效率测定的室内实验装置的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种水平井剖面顶替效率测定装置包括水泥浆箱、钻井液箱、内外管模拟装置、调偏心机构、支撑座、“拟毕托管测速仪”、倒U型管差压计，内外管模拟装置由玻璃井筒内置封闭的塑料套管构成，内外管模拟装置一端通过入口管分别连接水泥浆箱、钻井液箱，内外管模拟装置另一端连接出口管，内外管模拟装置两端分别安装调偏心机构，内外管模拟装置安装在支撑座上；“拟毕托管测速仪”利用针管作测压探头，测压探头插入胶塞，胶塞底面固定到玻璃井筒上，倒U型管差压计连接测压探头。

上述方案中调偏心机构设置有调节螺杆、调节支撑座、刻度盘，调节螺杆和刻度盘安装在调节支撑座上，通过调节螺杆来调节套管偏心度。

上述方案中水泥浆箱、钻井液箱分别连接一个泵，分别利用泵将水泥或钻井液打入内外管模拟装置的环形通道中。

上述方案中“拟毕托管测速仪”的测压探头有两根，其中一根探头是弯成90°的弯曲探头，另一根探头垂直于流体流速方向。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型可模拟水平井偏心环空不同周向角条件下井壁处的钻井液滞留厚度，能够明确的得出水平井顶替时环空的剖面顶替效率，为水平井顶替局部清洗工艺技术提供依据。

2、本实用新型内外管模拟实验装置中套管偏心度可调；通过设计合理的水平井套管居中度，能够降低环空剖面的钻井液滞留厚度从而增加界面胶结强度，增强水平井环空封隔效果。

3、本实用新型结构简单、操作方便、适应能力强。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中“拟毕托管测速仪”结构示意图；

图3是本实用新型中内外管模拟装置环形通道剖面测点示意图。

1.泵  2.流量阀  3.入口管  4.塑料套管  5.玻璃井筒   7.出口管  8.储水泥浆箱  9.储钻井液箱  10.调节螺杆  11.支撑座  12.钻井液箱  13.水泥浆箱  14“拟毕托管测速仪”  15.倒U型管差压计  16.针管  17.弯曲探头  18.胶塞。