[发明专利]顶替界面的稳定性的评价装置及方法

说明书

本发明公开了一种顶替界面的稳定性的评价装置及方法，装置包括模拟环空井筒、旋转支架、偏心调节部件、控制器和多个测量对。本发明通过连续实时采集不同测点处的环空核心速度区流速，通过时差分辨出不同的顶替流体及顶替界面，进而只需计算出通过在一定时间段内顶替界面长度前后缘流速的变化以及顶替界面前缘的流速变化，即可定性判断出顶替界面是否稳定，并且能通过该装置进行评价不同因素对界面稳定性影响规律的实验。

技术领域

本发明涉及固井技术领域，尤其涉及一种用于评价固井顶替中两相对流体的顶替界面的稳定性的装置，还涉及一种基于该评价装置来评价顶替界面的稳定性的方法。

背景技术

固井顶替效率对于固井质量的评价有很重要的影响。顶替效率的高低与顶替界面的形态密切相关，而顶替界面的形态又主要取决于顶替界面的长度。一般来说，顶替过程中这个界面长度越短，越利于替净，顶替效率越高，固井质量越好。但是，由于研究技术和测试水平的局限，对固井顶替界面的研究还很不充分。目前已有的文献表明还不能通过实验和理论推导的方法较准确得到各类顶替条件下的顶替界面的稳定性规律。

因此，亟需一种用于评价固井顶替中两相对流体的顶替界面的稳定性的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术不存在用于评价固井顶替中两相对流体的顶替界面的稳定性的装置，不能较准确得到各类顶替条件下的顶替界面的稳定性规律。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于评价顶替界面的稳定性的装置，还提供了基于该装置来评价顶替界面的稳定性的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种顶替界面的稳定性的评价装置，其包括：

模拟环空井筒；

用于支撑所述模拟环空井筒、并使其中心轴与水平面呈预设角度的旋转支架；

用于调节所述模拟环空井筒的偏心度的偏心调节部件；

沿所述模拟环空井筒的长度方向布设的多个测量对，每个测量对包括分别设置在所述模拟环空井筒的高边和低边上的第一流速测量装置和第二流速测量装置，所述第一/第二流速测量装置用于测量其设置位置附近的流体的主流流速；以及

用于根据所有测得的主流流速来评价所述顶替界面的稳定性的控制器。

优选的是，所述第一流速测量装置和所述第二流速测量装置相对于所述模拟环空井筒在偏心度为0时的中心轴对称设置。

优选的是，各所述测量对等间隔设置。

优选的是，所述第一/第二流速测量装置包括：

设置在流体内部的转轴，所述转轴的轴向与所述被测局部流场的主流方向垂直；

设置在所述转轴上的叶轮，所述叶轮在所述被测局部流场的带动下围绕所述转轴转动；所述叶轮包括沿圆周方向设置在所述转轴的外表面上的多个叶片部；其中，所述叶片部包括叶片和连接杆，所述叶片通过所述连接杆固定在所述转轴的外表面上；

设置在所述转轴上的转速传感器；以及

用于根据所述转速传感器的输出信号确定所述被测局部流场的主流流速的处理器。

优选的是，所述叶片部等间隔地设置在所述转轴的外表面上。

优选的是，所述叶轮包括至少3个所述叶片部。

优选的是，所述叶片的表面垂直于所述被测局部流场的主流流向设置。

优选的是，所述第一/第二流速测量装置还包括壳体，所述转轴位于所述壳体的内部，并且所述转轴的两端与所述壳体的内侧壁可转动连接；