[发明专利]一种水平井固井顶替模拟试验系统

权利要求书

1.一种水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，包括：不规则井筒模拟装置、动力驱替模块、内管偏心调节模块、顶替效率测量模块；

所述不规则井筒模拟装置包括由若干规则段(3)和若干不规则段(4)进行不同组合变换来模拟井下实际情况的测量段；所述规则段(3)和不规则段(4)由透明材质制成；

所述内管偏心调节模块用于根据井下套管的偏心度来模拟测量段内部的偏心度，并将井筒模拟装置出口处的流体分流为环空高边间隙流体和环空低边间隙流体；

所述动力驱替模块用于给从测量段内先后注入的顶替液和被顶替液提供动力，以使得顶替液和被顶替液从测量段注入后通过内管偏心调节模块调节为环空高边间隙流体和环空低边间隙流体后分别流出；

所述顶替效率测量模块包括用于测试不规则段涡区范围和被顶替液的滞留时间、以及顶替界面状态的高速摄像机、用于测量从分流器流出的环空高边间隙流体与环空低边间隙流体的密度、以及单位面积质量流率的测量装置。

2.根据权利要求1所述的水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，所述内管偏心调节模块包括分流器(8)、偏心法兰(15)；所述分流器(8)包括：内管(81)、分流片(82)、分流盒(83)、环空高边连通口(84)、环空低边连通口(85)、进水口(86)；

所述内管(81)设置在测量段内，内管(81)的一端连接所述偏心法兰(15)，偏心法兰(15)与测量段的底部密封固定连接；内管(81)的另一端沿其径向焊接有分流片(82)，该分流片(82)挂设在分流盒(83)内部；

分流盒(83)上设置有环空高边连通口(84)、环空低边连通口(85)、进水口(86)，从测量段流出的液体经过进水口(86)后流入分流盒(83)内，流体经过分流片(82)的分流后分别通过环空高边连通口(84)、环空低边连通口(85)流出。

3.根据权利要求2所述的水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，所述分流盒(83)的内壁上设置有若干对偏心度不同的分流槽(87)，分流槽(87)的偏心度根据内管(81)偏心度的要求设置，所述分流片(82)插入在其中一对分流槽(87)上。

4.根据权利要求2所述的水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，所述不规则井筒模拟装置还包括分别连接测量段两端的上游稳定段(7)和下游稳定段(12)，所述上游稳定段(7)和下游稳定段(12)用于保证流体在进入和流出测量段时形成稳定的流场。

5.根据权利要求2所述的水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，动力驱替模块包括顶替液储液箱(5)、被顶替液储液箱(9)、电潜泵(6)、阀门(11)、环空高边返浆池(1)、环空低边返浆池(2)、第一连通管(10)第二连通管(16)；

所述顶替液储液箱(5)、被顶替液储液箱(9)分别通过第一连通管(10)与上游稳定段(7)的入口连通；所述偏心法兰(15)与上游稳定段(7)的入口固定密封连接；

被顶替液储液箱(9)的底部与所述第一连通管(10)连通，第一连通管(10)与第二连通管(16)连通，第二连通管(16)与上游稳定段(7)的入口连通；顶替液储液箱(5)的底部与所述第一连通管(10)连通，第一连通管(10)与第二连通管(16)连通，第二连通管(16)与上游稳定段(7)的入口连通；在每个第二连通管(16)上设置有所述阀门(11)；在每个第一连通管(10)与第二连通管(16)连通的管路上安装有所述电潜泵(6)；

所述环空高边连通口(84)和环空低边连通口(85)分别与环空高边返浆池(1)、环空低边返浆池(2)的入口对应连通。

6.根据权利要求5所述的水平井固井顶替模拟试验系统，其特征在于，环空高边返浆池(1)、环空低边返浆池(2)的内壁均设有用以指示水位的刻度。