一种动态堵漏仪及使用所述动态堵漏仪的动态堵漏方法
【专利摘要】一种动态堵漏仪及动态堵漏方法，涉及石油与天然气行业室内堵漏领域，能够满足井底高温高压的要求并能够更真实的模拟井底漏失的状态。本发明包括：具有上盖的堵漏剂腔体，所述上盖与堵漏剂腔体的上敞开口以密封且可拆装方式连接并具有测试压入口；具有上开口的漏失腔体；具有驱动压入口的驱动腔体；具有锥塞、活塞和固定连接在锥塞与活塞之间的连杆的联动机构；用于提供测试要求的测试压和驱动压的供压装置；用于启用/停用测试压的测试压力阀；以及用于限制施加测试压的速度的节流器。
【专利说明】一种动态堵漏仪及使用所述动态堵漏仪的动态堵漏方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油与天然气行业室内堵漏领域，特别涉及一种动态堵漏仪及使用所述动态堵漏仪的动态堵漏方法。
【背景技术】
[0002]目前模拟井底泥浆或水泥浆的漏失，一般都是在一定温度和压差下，使用网孔板或者固定宽度的裂缝进行模拟流体的漏失；而实际地层存在裂缝时，会随着井内的波动压力存在着“一张一合”的情况，存在裂缝对流体反复“吞吐”的动态漏失，动态漏失对堵漏材料提出了更高的要求。加强对裂缝“一张一合”的模拟，能够更加真实地反映漏失动态过程以便于有效评价并优选堵漏材料。
[0003]目前石油行业室内堵漏评价装置多采用小岩心柱或平板型裂缝来模拟裂缝漏失通道，即主要是模拟固定裂缝宽度和大小来评价不同体系的堵漏能力。与实际裂缝漏失通道相比尺寸较小，且不能真实模拟裂缝尺寸的动态变化行为，严重影响了漏失动态模拟和堵漏材料的准确评价，导致室内评价结果和现场堵漏效果的不一致性。因此，研制一种模拟现场真实地层裂缝大小动态变化的动态堵漏仪对漏失的有效控制具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种动态堵漏仪及使用所述动态堵漏仪的动态堵漏方法，以满足井底高温高压的要求并能够更真实的模拟井底漏失的状态。
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种动态堵漏仪，包括:具有上盖的堵漏剂腔体，所述上盖与堵漏剂腔体的上敞开口以密封且可拆装方式连接并具有测试压入口 ；具有上开口的漏失腔体；具有驱动压入口的驱动腔体；具有锥塞、活塞和固定连接在锥塞与活塞之间的连杆的联动机构；用于提供测试要求的测试压和驱动压的供压装置；用于启用/停用测试压的测试压力阀；以及用于限制施加测试压的速度的节流器；
[0006]所述堵漏剂腔体位于所述漏失腔体上方并与漏失腔体以连通方式连接，
[0007]所述漏失腔体位于所述驱动腔体上方并与所述驱动腔体以连通方式连接，
[0008]所述锥塞位于所述漏失腔体内，
[0009]所述连杆的一部分位于所述漏失腔体内，所述连杆的另一部分以密封且能够上下运动的方式穿过所述漏失腔体与所述驱动腔体之间的通孔进而伸入到驱动腔体中，
[0010]所述活塞位于所述驱动腔体内，
[0011 ] 所述供压装置与驱动压入口以密封方式连通，使得将来自所述供压装置的测试压作为活塞运动的驱动压输入至驱动腔体中，并且所述供压装置还经由测试压力阀和节流器与测试压入口以密封方式连通，使得在断开测试压力阀时在上盖从堵漏剂腔体的上敞开口处拆下的情况下联动机构在驱动压作用下向上运动，从而漏隙为零，并使得在接通测试压力阀时在上盖安装在堵漏剂腔体的上敞开口处的情况下在节流器的限速作用下将来自所述供压装置的测试压逐渐输入至堵漏剂腔体中，进而在堵漏剂腔体与驱动腔体内的压强相等的情况下联动机构向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大，
[0012]其中，活塞的直径小于漏失腔体的上开口的直径，以及所述环形漏隙由所述锥塞与所述漏失腔体的上开口配合来形成，并且在联动机构上下运动时成动态变化，以及
[0013]其中，在漏隙为零时，在上盖被拆下后堵漏剂被注入到堵漏剂腔体中。
[0014]进一步地，所述动态堵漏仪还包括调节机构，所述调节机构的上端位于所述驱动腔体中，并且在所述供压装置未供压情况下所述调节机构与所述联动机构的下部接触，使得通过调节所述调节机构来使所述联动机构达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
[0015]进一步地，所述调节机构是螺杆。
[0016]进一步地，所述动态堵漏仪还包括外部计量装置，以及所述漏失腔体具有漏失出口，所述外部计量装置在外部与所述漏失出口连接，以用于收集并计量待从堵漏剂腔体漏失至漏失腔体中的堵漏剂。
[0017]进一步地，所述外部计量装置是量筒。
[0018]进一步地，所述供压装置包括气源、用于将气源的气压调节至测试要求的测试压的调压阀和用于显示经调节的测试压的压力表，所述气源与所述调压阀连接，并且所述调压阀又同时与所述压力表、所述测试压力阀和所述驱动压入口连接。
[0019]进一步地，所述气源是氮气。
[0020]进一步地，所述供压装置所提供的测试压为7MPa?40MPa。
[0021]进一步地，所述上盖与所述堵漏剂腔体的上敞开口以螺纹方式连接。
[0022]进一步地，活塞的直径比漏失腔体的上开口的直径小5%?15%。
[0023]进一步地，所述活塞的直径比所述漏失腔体的上开口的直径小10%。
[0024]为了解决上述问题，本发明提供一种使用前述任一项个动态堵漏仪的动态堵漏方法，包括以下步骤:
[0025]步骤S1:断开测试压力阀并然后调节供压装置至要求的测试压，使得联动机构在驱动压的作用下向上运动，从而漏隙为零；
[0026]步骤S2:将上盖从堵漏剂腔体的上敞开口处卸下，然后将堵漏剂注入所述堵漏剂腔体中，最后将上盖装在所述堵漏剂腔体的上敞开口处；
[0027]步骤S3:接通所述测试压力阀，使来自供压装置的测试压在节流器的限速作用下逐渐输入至堵漏剂腔体中，进而在堵漏剂腔体与驱动腔体内的压强相等的情况下联动机构向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大，
[0028]在堵漏剂堵漏效果明显的情况下，环形漏隙逐渐加大至最大环形漏隙；以及
[0029]在堵漏剂堵漏效果不明显的情况下，堵漏剂漏失使得堵漏剂腔体内压力损失，然后联动机构在驱动压作用下再次向上运动，从而环形漏隙逐渐变小；测试压经节流器逐渐再次输入至堵漏剂腔体内，在堵漏剂腔体内测试压与驱动腔体内驱动压相等的情况下所述联动机构再次向下运动；联动机构重复上述过程，自动进行N次上下振荡，N为自然数；
[0030]其中，如果堵漏剂堵漏失败，即堵漏剂全部漏失尽，则小幅振荡一直持续直到使供压装置停止供压为止；以及
[0031]如果堵漏剂堵漏成功，即环形漏隙为最大环形漏隙时堵漏剂仍无漏失，则由于锥塞所受的测试压大于活塞所受的驱动压而使联动机构停止振荡。[0032]进一步地,所述动态堵漏方法在步骤SI之前还包括:
[0033]SO:调节所述调节机构来使所述联动机构达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
[0034]本发明的有益效果:能够模拟现场真实地层温度压力，最高工作温度220°C，最高工作压力40MPa ;能够模拟现场真实地层裂缝大小，从0.5mm-5mm ;能够模拟真实的井底压力波动，使裂缝大小来回变动，模拟裂缝的“一张一合”；能够检测到流体的漏失，并进行精确的采集。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明实施例的动态堵漏仪的结构示意图；
[0036]图2是本发明实施例的动态堵漏方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0038]如图1所示，本发明实施例提供一种动态堵漏仪，包括:具有上盖5-1的堵漏剂腔体5，所述上盖5-1与堵漏剂腔体5的上敞开口以密封且可拆装方式连接并具有测试压入口 ；具有上开口的漏失腔体7 ;具有驱动压入口的驱动腔体8 ;具有锥塞3-1、活塞3-3和固定连接在锥塞3-1与活塞3-3之间的连杆3-2的联动机构3 ;用于提供测试要求的测试压和驱动压的供压装置2 ;用于启用/停用测试压的测试压力阀4 ;以及用于限制施加测试压的速度的节流器I ;
[0039]所述堵漏剂腔体5位于所述漏失腔体7上方并与漏失腔体7以连通方式连接，
[0040]所述漏失腔体7位于所述驱动腔体8上方并与所述驱动腔体8以连通方式连接，
[0041]所述锥塞3-1位于所述漏失腔体7内，
[0042]所述连杆3-2的一部分位于所述漏失腔体7内，所述连杆3-2的另一部分以密封且能够上下运动的方式穿过所述漏失腔体7与所述驱动腔体8之间的通孔进而伸入到驱动腔体8中，
[0043]所述活塞3-3位于所述驱动腔体8内，
[0044]所述供压装置2与驱动压入口以密封方式连通，使得将来自所述供压装置2的测试压作为活塞3-3运动的驱动压输入至驱动腔体8中，并且所述供压装置2还经由测试压力阀4和节流器I与测试压入口以密封方式连通，使得在断开测试压力阀4时在上盖5-1从堵漏剂腔体5的上敞开口处拆下的情况下联动机构3在驱动压作用下向上运动，从而漏隙为零，并使得在接通测试压力阀4时在上盖5-1安装在堵漏剂腔体5的上敞开口处的情况下在节流器I的限速作用下将来自所述供压装置2的测试压逐渐输入至堵漏剂腔体5中，进而在堵漏剂腔体5与驱动腔体8内的压强相等的情况下联动机构3向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大，
[0045]其中，活塞3-3的直径小于漏失腔体7的上开口的直径，以及所述环形漏隙由所述锥塞3-1与所述漏失腔体7的上开口配合来形成，并且在联动机构3上下运动时成动态变化，以及
[0046]其中，在漏隙为零时，在上盖5-1被拆下后堵漏剂6被注入到堵漏剂腔体5中。
[0047]进一步地，所述动态堵漏仪还包括调节机构9，所述调节机构9的上端位于所述驱动腔体8中，并且在所述供压装置2未供压情况下所述调节机构9与所述联动机构3的下部接触，使得通过调节所述调节机构9来使所述联动机构3达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
[0048]进一步第，所述调节机构9是螺杆。
[0049]进一步地，所述动态堵漏仪还包括外部计量装置10，以及所述漏失腔体7具有漏失出口，所述外部计量装置10在外部与所述漏失出口连接，以用于收集并计量待从堵漏剂腔体5漏失至漏失腔体7中的堵漏剂6。
[0050]进一步地,所述外部计量装置10是量筒。
[0051]进一步地，所述供压装置2包括气源2-1、用于将气源2-1的气压调节至测试要求的测试压的调压阀2-2和用于显示经调节的测试压的压力表2-3，所述气源2-1与所述调压阀2-2连接，并且所述调压阀2-2又同时与所述压力表2-3、所述测试压力阀4和所述驱动压入口连接。
[0052]进一步地,所述气源2-1是氮气。
[0053]进一步地，所述供压装置2所提供的测试压为7MPa?40MPa。
[0054]进一步地，所述上盖5-1与所述堵漏剂腔体5的上敞开口以螺纹方式连接。
[0055]进一步地，活塞3-3的直径比漏失腔体7的上开口的直径小5%?15%。
[0056]进一步地，所述活塞3-3的直径比所述漏失腔体7的上开口的直径小10%。
[0057]如图2所示，本发明提供一种使用前述任一个动态堵漏仪的动态堵漏方法，包括以下步骤:
[0058]步骤S1:断开测试压力阀4并然后调节供压装置2至要求的测试压，使得联动机构3在驱动压的作用下向上运动，从而漏隙为零；
[0059]步骤S2:将上盖5-1从堵漏剂腔体5的上敞开口处卸下，然后将堵漏剂6注入所述堵漏剂腔体5中，最后将上盖5-1安装在所述堵漏剂腔体5的上敞开口处；
[0060]步骤S3:接通所述测试压力阀4，使来自供压装置2的测试压在节流器I的限速作用下逐渐输入至堵漏剂腔体5中，进而在堵漏剂腔体5与驱动腔体8内的压强相等的情况下联动机构3向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大，
[0061]在堵漏剂堵漏效果明显的情况下，环形漏隙逐渐加大至最大环形漏隙；以及
[0062]在堵漏剂堵漏效果不明显的情况下，堵漏剂6漏失使得堵漏剂腔体5内压力损失，然后联动机构3在驱动压作用下再次向上运动，从而环形漏隙逐渐变小；测试压经节流器I逐渐再次输入至堵漏剂腔体5内，在堵漏剂腔体5内测试压与驱动腔体8内驱动压相等的情况下所述联动机构3再次向下运动；联动机构3重复上述过程，自动进行N次上下振荡，N为自然数；
[0063]其中，如果堵漏剂6堵漏失败，即堵漏剂6全部漏失尽，则小幅振荡一直持续直到使供压装置3停止供压为止；以及
[0064]如果堵漏剂6堵漏成功，即环形漏隙为最大环形漏隙时堵漏剂6仍无漏失，则由于锥塞3-1所受的测试压大于活塞3-3所受的驱动压而使联动机构3停止振荡。[0065]进一步地,所述动态堵漏方法在步骤SI之前还包括:
[0066]SO:调节所述调节机构9来使所述联动机构3达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
[0067]虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种动态堵漏仪，其特征在于，包括:具有上盖的堵漏剂腔体，所述上盖与堵漏剂腔体的上敞开口以密封且可拆装方式连接并具有测试压入口 ；具有上开口的漏失腔体；具有驱动压入口的驱动腔体；具有锥塞、活塞和固定连接在锥塞与活塞之间的连杆的联动机构；用于提供测试要求的测试压和驱动压的供压装置；用于启用/停用测试压的测试压力阀；以及用于限制施加测试压的速度的节流器； 所述堵漏剂腔体位于所述漏失腔体上方并与漏失腔体以连通方式连接， 所述漏失腔体位于所述驱动腔体上方并与所述驱动腔体以连通方式连接， 所述锥塞位于所述漏失腔体内， 所述连杆的一部分位于所述漏失腔体内，所述连杆的另一部分以密封且能够上下运动的方式穿过所述漏失腔体与所述驱动腔体之间的通孔进而伸入到驱动腔体中， 所述活塞位于所述驱动腔体内， 所述供压装置与驱动压入口以密封方式连通，使得将来自所述供压装置的测试压作为活塞运动的驱动压输入至驱动腔体中，并且所述供压装置还经由测试压力阀和节流器与测试压入口以密封方式连通，使得在断开测试压力阀时在上盖从堵漏剂腔体的上敞开口处拆下的情况下联动机构在驱动压作用下向上运动，从而漏隙为零，并使得在接通测试压力阀时在上盖安装在堵漏剂腔体的上敞开口处的情况下在节流器的限速作用下将来自所述供压装置的测试压逐渐输入至堵漏剂腔体中，进而在堵漏剂腔体与驱动腔体内的压强相等的情况下联动机构向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大， 其中，活塞的直径小于漏失腔体的上开口的直径，以及所述环形漏隙由所述锥塞与所述漏失腔体的上开口配合来形成，并且在联动机构上下运动时成动态变化，以及 其中，在漏隙为零 时，在上盖被拆下后堵漏剂被注入到堵漏剂腔体中。
2.如权利要求1所述的动态堵漏仪，其特征在于，还包括调节机构，所述调节机构的上端位于所述驱动腔体中，并且在所述供压装置未供压情况下所述调节机构与所述联动机构的下部接触，使得通过调节所述调节机构来使所述联动机构达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
3.如权利要求2所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述调节机构是螺杆。
4.如权利要求1、2或3所述的动态堵漏仪，其特征在于，还包括外部计量装置，以及所述漏失腔体具有漏失出口，所述外部计量装置在外部与所述漏失出口连接，以用于收集并计量待从堵漏剂腔体漏失至漏失腔体中的堵漏剂。
5.如权利要求4所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述外部计量装置是量筒。
6.如权利要求1、2、3或5所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述供压装置包括气源、用于将气源的气压调节至测试要求的测试压的调压阀和用于显示经调节的测试压的压力表，所述气源与所述调压阀连接，并且所述调压阀又同时与所述压力表、所述测试压力阀和所述驱动压入口连接。
7.如权利要求6所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述气源是氮气。
8.如权利要求6所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述供压装置所提供的测试压为7MPa ~40MPa。
9.如权利要求1、2、3、5、7或8所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述上盖与所述堵漏剂腔体的上敞开口以螺纹方式连接。
10.如权利要求9所述的动态堵漏仪，其特征在于，活塞的直径比漏失腔体的上开口的直径小5%~15%。
11.如权利要求1、2、3、5、7、8或10所述的动态堵漏仪，其特征在于，所述活塞的直径比所述漏失腔体的上开口的直径小10%。
12.一种使用前述权利要求中任一项所述的动态堵漏仪的动态堵漏方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S1:断开测试压力阀并然后调节供压装置至要求的测试压，使得联动机构在驱动压的作用下向上运动，从而漏隙为零； 步骤S2:将上盖从堵漏剂腔体的上敞开口处卸下，然后将堵漏剂注入所述堵漏剂腔体中，最后将上盖装在所述堵漏剂腔体的上敞开口处； 步骤S3:接通所述测试压力阀，使来自供压装置的测试压在节流器的限速作用下逐渐输入至堵漏剂腔体中，进而在堵漏剂腔体与驱动腔体内的压强相等的情况下联动机构向下运动，从而形成环形漏隙并逐渐加大， 在堵漏剂堵漏效果明显的情况下，环形漏隙逐渐加大至最大环形漏隙；以及在堵漏剂堵漏效果不明显的情况下，堵漏剂漏失使得堵漏剂腔体内压力损失，然后联动机构在驱动压作用下再次向上运动，从而环形漏隙逐渐变小；测试压经节流器逐渐再次输入至堵漏剂腔体内，在堵漏剂腔体内测试压与驱动腔体内驱动压相等的情况下所述联动机构再次向下运动；联动机构重复上述过程，自动进行N次上下振荡，N为自然数； 其中，如果堵漏剂堵漏失败，即堵漏剂全部漏失尽，则小幅振荡一直持续直到使供压装置停止供压为止；以及` 如果堵漏剂堵漏成功，即环形漏隙为最大环形漏隙时堵漏剂仍无漏失，则由于锥塞所受的测试压大于活塞所受的驱动压而使联动机构停止振荡。
13.如权利要求12所述的动态堵漏方法，其特征在于，在步骤SI之前还包括: SO:调节所述调节机构来使所述联动机构达到其运动行程下限，从而获得测试要求的最大环形漏隙。
【文档编号】E21B33/13GK103821475SQ201410083334
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】谢玉洪, 罗宇维, 朱江林, 黄凯文, 王玉田, 张超, 徐一龙, 许前富, 吕维军, 赵琥 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 中海油田服务股份有限公司, 沈阳金欧科石油仪器技术开发有限公司