专利名称：高保真钻井地层漏失模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高保真钻井地层漏失模拟装置，属于钻探领域。
背景技术：
井漏是石油天然气钻探过程中普遍存在、经常遇到的复杂问题。由于井漏引 起的井下复杂事故，对钻井、完井施工危害极大， 一直是国内外石油工程界关注 的问题。钻井作业中， 一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，损失钻井液，损害油 气层等，而且还可能引起井壁失稳导致井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事 故，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。地层漏失情况与岩石物理、化学及 力学性质，井底压差、泥浆中加入的堵漏材料的性质、尺寸，加入材料与地层的 相互作用具有密切的关系。目前，国内外所具有的静态堵漏评价实验装置，其基 本结构基本上都是采用一端加压，中部为一垂直的圆筒，下部为带阀门的管线用 于排液。圆筒内先用割缝板及小玻璃球或小钢珠等填充模拟漏失地层，在漏层上 部加入堵漏浆液，使用气压等驱动装置将浆液压入模拟地层，评价堵漏材料的性 能。由于模拟地层与实际地层性质严重失真，导致实验结果与现场应用结果差别 太大。由于我国很多油气田勘探与开发中普遍存在漏失，急需研制出一套高保真 钻井漏失地层模拟装置，在模拟装置中模拟井底温度、压力、地层性质、地层开 启压力及液体循环状态下评价堵漏材料的堵漏效果。 发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的不足，提供一种高保真钻井地 层漏失模拟装置，该装置根据地层漏失岩石物理、化学及力学性质，模拟地层缝 洞几何相似、化学相似、动力相似、运动相似和材料相似等主要相似条件，在进 行堵漏评价时可以高度满足井底压差、泥浆中加入的堵漏材料的性质、尺寸及加 入的堵漏材料与地层的相互作用。
实现本实用新型目的采用的技术方案是 一种高保真钻井地层漏失模拟装 置，至少包括模拟漏层、耐高温高压胶筒、夹持器、堵头和加热器，模拟漏层填 充在对开岩心筒中，对丌岩心筒外套有耐高温高压胶筒，耐高温高压胶筒外安装 有夹持器，夹持器外套有加热器，填充有模拟漏层的对开岩心筒上下两端均设有堵头。
所述对开岩心筒的截面为圆环，对开岩心筒由两个半圆形的岩心筒组成，在 连接部位通过相互插接实现无缝连接。
所述夹持器呈"[]"状，夹持器通过上下两端紧固耐高温高压胶筒，夹持器 中部与耐高温高压胶筒之间形成环形空间，夹持器起到密封上下堵漏与耐高温高 压胶筒的作用。
所述堵头的中间开有一个通孔，上堵头的通孔通过高压管道与柱塞泵连接， 堵漏液从上堵头的通孔进入模拟漏层；下堵头的通孔直接与容器连接，从地层渗 出的堵漏液通过下堵头的通孔接到容器中。根据实验需要时，还可以通过下通孔 时间压力，模拟地层油气压力下堵漏液挤入地层后抵抗油气压力的能力。
本实用新型使用的耐高温高压胶筒为抗150。C以上的温度、承受60Mpa以上 的压力的胶筒，工作时套在插接式对开岩心筒外面，并且在两端与堵头连接，起 到密封模拟地层的作用、在实验需要时可以在环空中施加压力，并且将压力通过 对开岩心筒传递到模拟地层，检测在地层压力下挤入地层的堵漏材料的反排情 况。
使用本装置时，首先将模拟地层材料填充入对开岩心筒，然后将对开岩心筒 装入抗高温高压的橡胶筒，利用加持器将橡胶筒加紧，安装好上、下堵头，在上 堵头的通孔中，接上高压管道。利用柱塞泵将堵漏液压入模拟地层到一定压力后 维持压力一定时间，如果实验需要，利用液压泵向夹持器中部与耐高温高压胶筒 之间的环形空间施加液压，液压通过橡胶筒传递到对开岩心筒的周围使岩心筒归 位，使压力模拟地层压力的堵漏液反排，测试其反排量的大小。待实验结束后， 打开对开岩心筒测量堵漏液挤入模拟地层的深度。在实验中，通过加热器模拟地 层温度，当实验需要时对模拟地层加入并维持一定的温度。
本实用新型该装置在漏层方面，不仅能满足目前国内所有针对常规的漏失模 块(人造裂缝块、圆孔模型、梯形裂缝等)进行堵漏实验，而且能够模拟真实漏 层特征进行堵漏评价实验，且能对堵漏浆液性能可以做出合理的评价。该装置可 重复使用，成本低廉，操作方便，具有广阔的应用价值和市场前景，以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一歩的说明。
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图1为本实用新型的剖视图。 图2为对开岩心筒的剖视图。
图中，l.模拟漏层，2.对开岩心筒，3.耐高温高压筒，4.加热器，5.上堵头， 6.夹持器，7.环形空间，8.下堵头。
具体实施方式
本实用新型的结构如附图所示， 一种高保真钻井地层漏失模拟装置，包括 模拟漏层l、耐高温高压胶筒3、夹持器6、堵头和加热器4，模拟漏层l填充在 对开岩心筒2中，对开岩心筒2外套有耐高温高压胶筒3，耐高温高压胶筒3外 安装有夹持器6，夹持器6外套有加热器4,填充有模拟漏层1的对开岩心筒2 上设有上堵头5，下端设有下堵头5。
夹持器6呈"[]"状，夹持器6通过上下两端紧固耐高温高压胶筒3，夹持 器6中部与耐高温高压胶筒之间形成环形空间7，夹持器6起到密封上下堵漏与 耐高温高压胶筒3的作用。
对开岩心筒2的截面为圆环，对丌岩心筒由两个半圆形的岩心筒组成，在连 接部位通过相互插接实现无缝连接，如图2所示。
本实用新型使用的耐高温高压胶筒为抗15(TC以上的温度、承受60Mpa以上 的压力的胶筒，工作时套在插接式对开岩心筒外面，并且在两端与堵头连接，起 到密封模拟地层的作用、在实验需要时可以在环空中施加压力，并且将压力通过 对开岩心筒传递到模拟地层，检测在地层压力下挤入地层的堵漏材料的反排情 况。
使用本装置时，首先将模拟地层材料填充入对开岩心筒，然后将对开岩心筒 装入抗高温高压的橡胶筒，利用加持器将橡胶筒加紧，安装好上、下堵头，在上 堵头的通孔中，接上高压管道。利用柱塞泵将堵漏液压入模拟地层到一定压力后 维持压力一定时间，如果实验需要，利用液压泵向夹持器中部与耐高温高压胶筒 之间的环形空间施加液压，液压通过橡胶筒传递到对开岩心筒的周围使岩心筒归 为，使压力模拟地层压力的堵漏液反排，测试其反排量的大小。待实验结束后， 打开对开岩心筒测量堵漏液挤入模拟地层的深度。在实验中，通过加热器模拟地 层温度，当实验需要时对模拟地层加入并维持一定的温度。
权利要求1.一种高保真钻井地层漏失模拟装置，至少包括模拟漏层、耐高温高压胶筒、夹持器、堵头和加热器，其特征在于模拟漏层填充在对开岩心筒中，对开岩心筒外套有耐高温高压胶筒，耐高温高压胶筒外安装有夹持器，夹持器外套有加热器，填充有模拟漏层的对开岩心筒上下两端均设有堵头。
2. 根据权利要求1所述的高保真钻井地层漏失模拟装置，其特征在于对开岩心筒的 截面为圆环，对开岩心筒由两个半圆形的岩心筒组成，在连接部位通过相互插接实现无 缝连接。
3. 根据权利要求1所述的高保真钻井地层漏失模拟装置，其特征在于夹持器呈"[]" 状，夹持器通过上下两端紧固耐高温高压胶筒，夹持器中部与耐高温高压胶筒之间形成 环形空间。
4. 根据权利要求1所述的高保真钻井地层漏失模拟装置，其特征在于堵头的中间开 有一个通孔，上堵头的通孔通过高压管道与柱塞泵连接，堵漏液从上堵头的通孔进入模 拟漏层；下堵头的通孔直接与容器连接，从地层渗出的堵漏液通过下堵头的通孔接到容 器中。
专利摘要本实用新型涉及一种高保真钻井地层漏失模拟装置，该装置至少包括模拟漏层、耐高温高压胶筒、夹持器、堵头和加热器，模拟漏层填充在对开岩心筒中，对开岩心筒外套有耐高温高压胶筒，耐高温高压胶筒外安装有夹持器，夹持器外套有加热器，填充有模拟漏层的对开岩心筒上下两端均设有堵头。本实用新型根据地层漏失岩石物理、化学及力学性质，模拟地层缝洞几何相似、化学相似、动力相似、运动相似和材料相似等主要相似条件，在进行堵漏评价时可以高度满足井底压差、泥浆中加入的堵漏材料的性质、尺寸及加入的堵漏材料与地层的相互作用。该装置可重复使用，成本低廉，操作方便，具有广阔的应用价值和市场前景。
文档编号E21B47/10GK201292847SQ20082019321
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者斌 窦 申请人:中国地质大学(武汉)