[发明专利]注惰性气体管控环空带压实验装置及其实验方法

权利要求书

1.注惰性气体管控环空带压实验装置，其特征在于：包括测试装置主体部分（1）、油管流体恒温循环及压力控制系统（2）、数据显示和采集系统（3），流体加注与放喷系统（4）；

所述的测试装置主体部分（1）由内到外依次包括油管流动空间（11）、A环形空间（12）、地层模拟空间（13）；所述的地层模拟空间（13），用于模拟地层温度、压力，测试地层环境对A环形空间（12）的影响；

所述的油管流体恒温循环及压力控制系统（2）为油管流动空间（11）模拟现场油管服役环境；

所述的流体加注与放喷系统（4）在地层模拟空间（13）模拟地层环境，在A环形空间（12）模拟现场A环空环境；

所述数据显示和采集系统（3）用于检测油管流动空间（11）、A环形空间（12）、地层模拟空间（13）内温度、压力及气柱高度；

所述的流体加注与放喷系统（4）包括惰性气体灌（27）和环空保护液灌（28）；

所述测试装置主体部分（1）包括套筒组合，所述的套筒组合由内到外依次包括同轴心的测试油管（5）、生产套管（6）、辅助管柱（7），测试油管（5）、生产套管（6）、辅助管柱（7），套筒组合各部分管柱的长度与其半径之比均大于15，套筒组合上下端分别与上机械密封盖（9）、下机械密封盖（10）密封连接，测试油管（5）内构成油管流动空间（11），测试油管（5）与生产套管（6）之间构成A环形空间（12），生产套管（6）与辅助管柱（7）之间构成地层模拟空间（13）；辅助管柱（7）外包裹着可拆卸的隔热垫（8）；

所述的油管流动空间（11），上接油管流体注入管（14），下接油管流体排出管（15），油管流体注入管（14）和油管流体排出管（15）分别与油管流体恒温循环及压力控制系统（2）连通构成回路；油管流动空间（11）内流动着由油管流体恒温循环及压力控制系统（2）控制的模拟井筒温度、压力的油管流体；

所述的A环形空间（12），下部连接环空保护液注入管（16）、环空保护液排出管（17），环空保护液注入管（16）与环空保护液灌（28）相连，并通过液泵一（29）、阀门一（30）、阀门二（31）形成环空保护液注、排回路，从而构成环空保护液加注与放喷系统；上部连接惰性气体注入管（18）、A环形空间压力平衡管（32），惰性气体注入管（18）与惰性气体灌（27）相连，并通过气动增压泵（33）和阀门三（34）控制惰性气体注入量，A环形空间压力平衡管（32）与软质橡胶球（35）、阀门四（36）连接，软质橡胶球（35）体积大于A环形空间（12）体积，用于平衡A环形空间内、外压力，以实现环空保护液和惰性气体在密闭环境下的注入、排出；A环形空间（12）上部安装有通过通讯接口与数据显示和采集系统（3）相连的A环空压力传感器（19）、A环空温度传感器（20）和高精度激光液面监测器（21）；

所述的地层模拟空间（13），下部连接泄压管（22），上部连接加压管（23），所述的加压管（23）与惰性气体灌（27）相连，并由气动增压泵（33）、阀门五（37）、阀门六（38）控制向地层模拟空间（13）内加压、泄压；地层模拟空间（13）上部安装有通过通讯接口与数据显示和采集系统（3）相连的地层模拟空间压力传感器（24）、地层模拟空间温度传感器（25）；在生产套管（6）外壁与辅助管柱（7）内壁上安装有受油管流体恒温循环及压力控制系统（2）控制的32个对称加热电偶（26），用于对地层模拟空间（13）进行加热。