本发明涉及储层酸压改造技术领域，特别是涉及一种用于确定管柱伸出状态的装置。
背景技术
分支管增产技术(亦称为柔性分支管增产技术)是一种新型的裸眼完井增产技术。该技术主要是在完井管柱内设置分支管柱，通过分支管柱向储层高速喷射酸液进行冲蚀造孔。随着造孔作业的进行，分支管柱能在压差作用下插入造孔后的储层中。插入储层中的分支管柱有利于更多地开采储层中的资源，从而有利于达到增产的效果。
然而，在现有技术中，作业人员难以控制分支管柱插入储层中的深度，这主要是由于作业人员难以掌握酸液腐蚀储层的速度以及分支管柱伸出到储层中的速度等影响管柱伸出状态的特征有关。在这种情况下，作业人员难以控制分支管柱的伸出过程以及最后的伸出量。这会导致开采储层资源的效率和产量难以保证。
因此，需要一种能有效确定管柱的伸出状态的装置。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种用于确定管柱伸出状态的装置，通过这种装置能有效地确定管柱的伸出状态。
根据本发明，提出了一种用于确定管柱伸出状态的装置，所述管柱包括构造有进液口的上游端以及构造有出液口的下游端，所述装置包括执行单元，所述执行单元包括：注液容器，在所述注液容器的壁上构造有酸液入口，所述管柱的上游端容纳于所述注液容器内；容纳有岩样的岩样容器，在所述岩样容器的壁上构造有酸液出口，所述管柱的下游端容纳于所述岩样容器内，所述出液口朝向所述岩样；以及测量器，所述测量器与所述管柱的上游端相对间隔开设置以用于测量所述管柱的伸出状态。
在上述用于确定管柱伸出状态的装置，使用者能从酸液入口向注液容器内注入酸液。酸液能通过进液口进入到管柱内，并通过出液口离开管柱并进入到岩样容器内。岩样容器内的岩样会在遇到酸液后被腐蚀，从而在岩样容器内产生了空间。管柱在外力作用下可以更多地伸出注液容器并更多地进入到岩样容器内以占领该空间。通过测量器，能够在管柱移动的过程中对其测量(例如，测量移动距离、速度等)，由此能有效地得到管柱在这一环境条件下的伸出状态。
在一个实施例中，所述执行单元还包括与所述管柱的上游端相连并与所述管柱同轴地延伸到所述注液容器之外的辅助测量件，所述测量器与所述辅助测量件相对间隔开设置以用于测量所述辅助测量件的移动距离。通过这种设置，能允许将测量器设置到酸液容器外，并由此将测量器与酸液隔离开。在这种情况下，不必特别考虑测量器的耐腐蚀性能，并能有效保证测量器的结构稳定性，延长测量器的使用寿命。
在一个实施例中，酸液出口与酸液回收箱相连，在所述酸液出口与所述酸液回收箱之间设置有压力调节器。
在一个实施例中，所述装置还包括设置在所述酸液入口的上游并与所述酸液入口相连的供液机构。
在一个实施例中，所述供液机构包括酸液活塞组件，所述酸液活塞组件包括酸液活塞缸以及容纳于所述酸液活塞缸内并与所述酸液活塞缸的内壁密封配合的酸液活塞体，所述酸液活塞体将所述酸液活塞缸分隔为第一酸液腔和第二酸液腔，其中，所述第一酸液腔和所述第二酸液腔中的至少一个与酸液存储器和所述酸液入口相连。
在一个实施例中，所述第一酸液腔和所述第二酸液腔均与所述酸液入口和所述酸液存储器相连，其中，所述第一酸液腔通过第一酸液流入通道与所述酸液存储器相连，在所述第一酸液流入通道上设置有仅允许酸液从所述酸液存储器流向所述第一酸液腔的第一酸液流入单向阀，所述第一酸液腔通过第一酸液流出通道与所述酸液入口相连，在所述第一酸液流出通道上设置有仅允许酸液从所述第一酸液腔流向所述酸液入口的第一酸液流出单向阀，所述第二酸液腔通过第二酸液流入通道与所述酸液存储器相连，在所述第二酸液流入通道上设置有仅允许酸液从所述酸液存储器流向所述第二酸液腔的第二酸液流入单向阀，所述第二酸液腔通过第二酸液流出通道与所述酸液入口相连，在所述第二酸液流出通道上设置有仅允许酸液从所述第二酸液腔流向所述酸液入口的第二酸液流出单向阀。
在一个实施例中，所述酸液活塞组件还包括与所述酸液活塞体相连并从所述第一酸液腔所在的一侧延伸到所述酸液活塞缸之外的酸液活塞杆，在所述酸液活塞杆上设置有移动测量器，所述移动测量器能测量到所述酸液活塞体在所述酸液活塞缸内的位置。
在一个实施例中，所述供液机构还包括与所述酸液活塞杆相连的促动组件，
所述促动组件包括促动活塞缸以及容纳于所述促动活塞缸内并与所述促动活塞缸的内壁密封配合的促动活塞体，所述促动活塞体将所述促动活塞缸分隔为第一促动腔和第二促动腔，
其中，所述促动组件还包括促动泵和促动流体回收箱，所述第一促动腔和所述第二促动腔中的一个与所述促动泵相连，所述第一促动腔和所述第二促动腔中的另一个与所述促动流体回收箱相连。
在一个实施例中，在所述第一促动腔和第二促动腔以及所述促动泵和所述促动流体回收箱之间连接有三位四通换向阀。
在一个实施例中，在所述促动泵与所述第一促动腔或所述第二促动腔之间还连接有流量调节器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在上述用于确定管柱伸出状态的装置，使用者能从酸液入口向注液容器内注入酸液。酸液能通过进液口进入到管柱内，并通过出液口离开管柱并进入到岩样容器内。岩样容器内的岩样会在遇到酸液后被腐蚀，从而在岩样容器内产生了空间。管柱在注液容器内的酸液的推动下可以更多地伸出注液容器并更多地进入到岩样容器内以占领该空间。通过测量器，能够在管柱移动的过程中对其测量(例如，测量移动距离、速度等)，由此能有效地得到管柱在这一环境条件下的伸出状态。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是根据本发明的用于确定管柱伸出状态的装置的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中的执行单元的放大图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的用于确定管柱伸出状态的装置(以下简称为“装置”)100。装置100包括执行单元20和向执行单元20内注入酸液以促使执行装置20运行的供液机构。
下面将参照图2对执行单元20的结构进行更加详细的说明。
执行单元20包括注液容器25以及容纳有岩样(也可称为“岩石样品”或“岩芯”)27的岩样容器26。管柱30的具有进液口301的上游端设置在注液容器25内。管柱30的具有出液口302的下游端容纳于岩样容器26内，并且该出液口302朝向岩样27设置。在初始状态下，管柱30的下游端优选地与岩样27的表面相抵。在注液容器25的侧壁上构造有酸液入口251，在岩样容器26的侧壁上构造有酸液出口261。
酸液能够通过酸液入口251进入到注液容器25内，并通过进液口301进入到管柱30内。管柱30内的酸液能通过出液口302离开管柱30并进入到岩样容器26内与岩样接触。与岩样接触的酸液能够腐蚀酸液，以产生类似于孔、洞的空间。管柱30能在其受到的外力作用下部分伸出注液容器25并伸入岩样容器26内，其下游端深入到前述空间内并保持与岩样27的表面相接触。另外，在通过出液口302离开管柱30的酸液流速较高时，酸液还会对岩样产生一定的冲击效果，从而进一步促进上述空间的产生。
装置100还包括与管柱30的上游端相对间隔开设置的测量器29。测量器29例如可以是位移传感器，以测量管柱30相对于测量器29移动的距离。由此，在管柱30的结构确定的情况下，使用者可以通过测量器29测得的结果而得到在一定的酸液类型和浓度下，并在酸液具有一定的流量、压力下，管柱30的伸出状态。另外，该移动距离配合使用者另外记录的时间特征，还可以得到管柱30的移动速度。
优选地，出液口302本身的直径是可以改变的。根据测试需要，也可对具有不同直径的出液口302的管柱30的移动状态进行测量。
在如图2所示的实施例中，执行单元20还包括沿管柱30的轴向从管柱30的上游端延伸到注液容器25之外的辅助测量件28。在测量前，可推动辅助测量件28而确保管柱30的下游端与岩样相接触，同时管柱30的上游端与顶壁252间隔开。另外，在设置有辅助测量件28的情况下，可以将测量器29设置到注液容器25之外，并使测量器29与辅助测量件28相对。辅助测量件28可以与管柱30一起移动，从而通过测量器29对辅助测量件28的位置或移动状态进行测量可以间接地测量到管柱30的位置或移动状态。
优选地，酸液出口261设置在岩样容器26的上部，并与岩样27间隔开。如此一来，从酸液出口261流出的酸液仅会夹杂少量的岩石碎屑或其他杂质，这有利于后续的酸液处理或再利用。更优选地，可以在酸液出口261处设置过滤网，以进一步避免流出岩样容器26的酸液夹带杂质。
优选地，岩样容器26的侧壁构造有加热层。该加热层能够对岩样27进行加热，例如可以将岩样27加热到100℃左右，以模拟储层中的温度环境。
另外，如图1所示，酸液出口261与酸液回收箱24相连。从酸液出口261离开岩样容器26的酸液可进入到酸液回收箱24内。优选地，在酸液出口261与酸液回收箱24之间还连接有压力调节器22。通过压力调节器22使酸液出口261处的酸液具有一定的压力，以抑制气蚀现象的发生，从而能够避免因气蚀现象而加快岩样的腐蚀所带来的干扰，并由此保证测量的准确性。另外，通过抑制气蚀现象还能确保岩样容器26的结构稳定性和完整性。
如图1所示，向酸液入口251提供酸液的供液机构包括酸液活塞组件。该酸液活塞组件包括酸液活塞缸141，以及容纳于酸液活塞缸141内并与其密封配合的酸液活塞体142。酸液活塞体142将酸液活塞缸141的内部分隔成第一酸液腔143和第二酸液腔144。第一酸液腔143和第二酸液腔144中的至少一个与酸液存储器19和酸液入口251相连。例如，在第二酸液腔144与酸液存储器19和酸液入口251相连的情况下，以第一酸液腔143减小、第二酸液腔144增大的方式移动酸液活塞体142，可令酸液存储器19中的酸液进入到第二酸液腔144内；以第一酸液腔143增大、第二酸液腔144减小的方式移动酸液活塞体142，可促使第二酸液腔144内的酸液流向酸液入口251。
优选地，酸液存储器19能加热酸液，以使酸液具有一定的温度，由此来模拟储层中的温度环境。酸液存储器19可将酸液加热到30℃至40℃。
在一个优选的实施例中，第一酸液腔143和第二酸液腔144均与酸液存储器19和酸液入口251相连。如图1所示，第一酸液腔143通过第一酸液流入通道与酸液存储器19相连，在第一酸液流入通道上设置有第一酸液流入单向阀17。该第一酸液流入单向阀17仅允许酸液从酸液存储器19向第一酸液腔143流动。第一酸液腔143还通过第一酸液流出通道与酸液入口251相连，在第一酸液流出通道上设置有第一酸液流出单向阀15。第一酸液流出单向阀15仅允许酸液从第一酸液腔143向酸液入口251流动。类似地，第二酸液腔144通过第二酸液流入通道与酸液存储器19相连，在第二酸液流入通道上设置有第二酸液流入单向阀18。该第二酸液流入单向阀18仅允许酸液从酸液存储器19向第二酸液腔144流动。第二酸液腔144还通过第二酸液流出通道与酸液入口251相连，在第二酸液流出通道上设置有第二酸液流出单向阀16。该第二酸液流出单向阀16仅允许酸液从第二酸液腔144向酸液入口251流动。
当酸液活塞体142以第一酸液腔143减小、第二酸液腔144增大的方式移动时，酸液存储器19内的酸液进入到第二酸液腔144内，同时第一酸液腔143内的酸液流向酸液入口251。当酸液活塞体142以第一酸液腔143增大、第二酸液腔144减小的方式移动时，酸液存储器19内的酸液进入到第一酸液腔143内，同时第二酸液腔144内的酸液流向酸液入口251。如此一来，无论酸液活塞体142如何移动，都会有酸液向酸液入口251流动，从而能确保酸液连续进入注液容器25。一方面，这允许酸液活塞缸141的行程较小，从而允许酸液活塞缸141的体积较小。另一方面，这还有效确保了测量过程的方便性和测量结果的准确性。
优选地，酸液活塞组件还包括活塞杆145，该活塞杆145与酸液活塞体142相连并从第一酸液腔所在的一侧延伸到所述酸液活塞缸之外。该活塞杆145与促动组件相连，促动组件能推动或拉动活塞杆145，并由此推动或拉动酸液活塞体142。
优选地，在活塞杆145上设置有移动测量器，通过该移动测量器能够得知酸液活塞体在酸液活塞缸内的位置。例如，移动测量器可以是距离传感器。该距离传感器可以测量其与酸液活塞缸141之间的距离，由此能间接地得到与活塞杆145相连的酸液活塞体142在酸液活塞缸141内的位置。另外，移动测量器还可以是位移传感器。在活塞杆145的长度确定的情况下，移动传感器通过测量其运动的位移可以间接地得到与活塞杆145相连的酸液活塞体142在酸液活塞腔141内的位置。
在如图1所示的实施例中，促动组件包括促动活塞缸131以及容纳于促动活塞缸131内并与其密封配合的促动活塞体132。活塞杆145延伸到促动活塞缸131内，并与促动活塞体132相连。这里应理解的是，活塞杆145可以由两段组成。其中一段与酸液活塞体142预先连在一起，另一段与促动活塞体132预先连在一起。这两段可连接在一起形成活塞杆145。另外，这两段可通过柔性联轴器相连，以避免因这两段不同轴而导致的移动问题。
促动活塞体132将促动活塞缸131的内部分隔形成第一促动腔133和第二促动腔134。在装置100的运行过程中，第一促动腔133和第二促动腔134中的一个与促动泵2相连，而另一个与促动流体回收箱32相连。促动泵2与促动流体供应箱1相连，并能将促动流体供应箱1中的促动流体(优选为液压油)泵送给与其相连的第一促动腔133或第二促动腔134。
应当理解的是，促动流体回收箱32与促动流体供应箱1可以是同一结构，也可以是不同的结构。
例如，在第一促动腔133与促动泵2相连而第二促动腔134与促动流体回收箱32相连的情况下，促动泵2将促动流体泵送至第一促动腔133。随着促动流体的泵入，促动活塞体132被推动，从而造成第二促动腔134的容量减小。此时，第二促动腔134内的促动流体离开第二促动腔134，并能流入到促动流体回收箱32内。同时，活塞杆145受到促动活塞体132的推动并转而推动酸液活塞体142。
另外，在第二促动腔134与促动泵2相连而第一促动腔133与促动流体回收箱32相连的情况下，促动泵2将促动流体泵送至第二促动腔134。随着促动流体的泵入，促动活塞体132被推动，从而造成第一促动腔133的容量减小。此时，第一促动腔133内的促动流体离开第一促动腔133，并能流入到促动流体回收箱32内。同时，活塞杆145受到促动活塞体132的拉动并转而拉动酸液活塞体142。
优选地，可如图1所示的那样，在第一促动腔133和第二促动腔134以及促动泵2和促动流体回收箱32之间连接三位四通换向阀11。通过该三位四通换向阀11能够对连接方式进行改变。例如，在第一状态下，第一促动腔133与促动泵2相连，在促动活塞体132移动到第二促动腔134的容量最小时，可通过三位四通换向阀11将促动泵2改变成与第二促动腔134相连。更优选地，设置在活塞杆145上的移动测量器为位置继电器或类似的结构。该位置继电器与三位四通换向阀11配合，从而能够实现促动活塞体132的自动换向，进而能实现促动活塞体132的连续运动。在这种情况下，酸液活塞体142得以连续运动并向注液容器25内连续地提供酸液。
装置100能够用于在多种条件下对管柱30的伸出状态进行测量。
例如，可在促动泵2与第一促动腔133或第二促动腔134之间连接流量调节器8。如图1所示的流量调节器8为两位三通比例换向阀，其中该两位三通比例换向阀的出口开度大小可变，优选地可连续调节。通过调节出口的开度大小，能够对两位三通比例换向阀的输出流量进行控制，由此能对促动活塞体132在促动活塞缸131内的移动速度进行调节，进而能调节泵入注液容器25内的酸液的流量。优选地，在装置100不运行的情况下，两位三通比例换向阀处于上、下游不连通的状态；而在装置100运行的情况下，该两位三通比例换向阀的上、下游连通，同时在该阀内还设置有带有单向阀的压力反馈支路。通过两位三通比例换向阀的促动流体会有至少一部分通过该压力反馈支路反馈给促动泵2或促动泵2的控制机构。如果反馈回来的压力过小，则可以增大促动泵2的输出压力；而如果反馈回来的压力过大，则可以减小促动泵的输出压力。通过这种方式来确保促动泵2的输出流量保持稳定，从而能避免促动泵2的输出压力对两位三通比例换向阀的输出流量造成较大影响。此时，使用者可通过调节两位三通比例换向阀的出口开度大小来方便地控制促动流体的流量。
优选地，促动泵2本身为负载敏感变量泵。在这种情况下，反馈压力支路可直接连通到促动泵2以进行压力反馈。
可在三位四通换向阀11与第一促动腔133之间连接输入流量传感器12。通过该输入流量传感器12能够测得进入/离开第一促动腔133的促动流体的流量，亦即是离开上述流量调节器8的促动流体的流量。
可在流量调节器8与三位四通换向阀11之间设置另外的、返回促动流体供应箱1的支路，在该支路上设置电磁比例溢流阀9和输入压力传感器10。通过改变电磁比例溢流阀9的阀口开度能够调节泵入第一促动腔133或第二促动腔134的促动流体的压力。该压力能够由输入压力传感器10测得。
可在压力调节器22与酸液出口261之间设置输出压力传感器21。通过压力调节器22，一方面可以抑制气蚀现象的发生，另一方面还能调节离开酸液出口261的酸液的压力。该压力可以通过压力传感器21监测到。
还可在压力调节器22与酸液回收箱24之间设置输出流量传感器23。通过该输出流量传感器23能够测得离开酸液出口261的酸液的流量。
此外，根据需要，促动组件还包括安全元件。例如，如图1所示，在促动泵2的下游还连接有单向阀3，而在该单向阀3的下游并联设置蓄能器7和上述流量调节器8。在单向阀3和蓄能器7之间还连接有截止阀6。另外，在单向阀3的下游还可设置另一并联支路。在该并联支路上设置有电磁溢流阀5，并且该并联支路连通到促动流体供应箱1。
应当理解的是，可以将图2中的执行单元20以管柱30的轴线竖直或相对于竖直方向倾斜的方式设置。在这种情况下，管柱30的移动因素还包括重力。另外，根据需要也可以将执行单元20以管柱30的轴线水平的方式设置。在这种情况下，测量结果可排除重力对管柱30的移动的影响。同时，在这种情况下，需要令管柱30的上游端与注液容器25的顶壁252间隔开，以确保管柱30能顺利地朝向岩样移动。
通过上述装置100能够在多种条件下测得管柱30的伸出状态。根据测得的结果，施工人员能够方便而高效地进行井下作业，并得到预期的产量。应当理解的是，本发明中提到的管柱可以是用于完井采油的、具有一定变形能力的分支管柱。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。