一种钻井压力环境模拟器及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井压力环境模拟器及其使用方法，属于钻井技术领域。所述钻井压力环境模拟器包括：井筒；封盖装置设置在井筒顶端；进气装置穿过封盖装置通入所述井筒内；信号传递装置穿过封盖装置通入井筒内；支架与井筒连接；排水装置设置在井筒底端，排水装置依次穿过井筒及支架。本发明钻井压力环境模拟器及其使用方法用于提供钻井压力环境，为井下仪器或设备的密封性能检测提供试验条件。
【专利说明】
一种钻井压力环境模拟器及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种钻井压力环境模拟器及其使用方法。
【背景技术】
[0002]钻井是地质能源勘探、开发等的重要环节，在钻井过程中，为施工及研究需要，常常需测量钻孔及钻具的相关参数，包括钻孔轨迹参数、地层参数、流体参数及钻具的相关工况参数等，基于此，国内外科研工作者研制了大量的井下测量仪器用于测量上述参数，但由于井下测量仪器使用环境中存在较大的泥浆压力，因此所设计出的测量仪器在使用前必须进行井下压力环境测试，以保住测量仪器在井下不发生泄漏。基于此，研制一种钻井压力环境模拟器，用以对井下测量仪设备提供必要的压力测试条件就显得非常要必要了。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种钻井压力环境模拟器及其使用方法，解决了或部分解决了现有技术中并没有对井下测量仪设备提供必要的压力测试条件的钻井压力环境模拟器的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种钻井压力环境模拟器包括:井筒;封盖装置，设置在所述井筒顶端;进气装置，穿过所述封盖装置通入所述井筒内；信号传递装置，穿过所述封盖装置通入所述井筒内；支架，与所述井筒连接;排水装置，设置在所述井筒底端，所述排水装置依次穿过所述井筒及支架。
[0005]进一步地，所述井筒底部设置有底座，所述底座开设有通孔。
[0006]进一步地，所述封盖装置包括:压盖，设置在与所述井筒上，所述压盖与所述井筒连接处设置有第一O型圈；端盖(I)，设置在所述压盖(3)上方，所述端盖(I)与所述井筒(5)连接。
[0007]进一步地，所述进气装置包括:进气阀，设置在所述封盖装置上;高压管，与所述进气阀连接。
[0008]进一步地，所述信号传递装置包括:电缆密封器，穿过所述封盖装置与所述井筒连通;密封堵头，设置在所述电缆密封器上端，所述密封堵头与所述电缆密封器之间设置有第二O型圈；电缆，穿过所述电缆密封器通入所述井筒内。
[0009]进一步地，所述排水装置包括:排水阀，设置在井筒底端，所述排水阀依次穿过所述井筒及支架，所述排水阀与所述支架连接处设置有垫片。
[0010]基于相同的发明构思，本发明还提供一种钻井压力环境模拟器使用方法包括以下步骤:将井筒设置在支架上，将被测试设备放入所述井筒内的底座上，在井筒内注水，注水深度至少没过所述被测试设备;将封盖装置设置在所述井筒上，将所述被测试设备与信号传递装置连接;将进气装置的高压管一端与高压氮气瓶连接，打开所述进气装置的进气阀对所述井筒内进行加压，通过调整并保持所述高压氮气瓶的输出氮气压力，使所述被测试设备所处液体的环境压力与高压氮气瓶的输出压力相同；当所述井筒内通入高压氮气后，记录测试时间，待到达指定测试时间后，关闭所述高压氮气瓶的空气供给，同时通过排水装置的排水阀将所述井筒内的高压水气放出;将所述被测试设备取出，查看测试结果。
[0011 ]进一步地，所述封盖装置包括:压盖，设置在与所述井筒上，所述压盖与所述井筒连接处设置有第一O型圈;端盖，设置在所述压盖上方，所述端盖与所述井筒连接。
[0012]进一步地，所述信号传递装置包括:电缆密封器，穿过所述封盖装置与所述井筒连通;密封堵头，设置在所述电缆密封器上端，所述密封堵头与所述电缆密封器之间设置有第二O型圈；电缆，穿过所述电缆密封器通入所述井筒内。
[0013]进一步地，若被测试仪设备需实时检测信号，则通过所述电缆进行信号传输，通过所述电缆密封器将所述电缆密封，使得井筒内高压气体不发生泄漏，将所述密封堵头卸载；若被测试仪设备不需实时检测信号，将所述密封堵头拧紧，以防止泄露。
[0014]本发明提供的钻井压力环境模拟器将被测试仪设备放入井筒内，并在井筒内注满水，利用高压氮气瓶提供压力压入井筒，此时井筒内被测试仪设备所处液体的环境压力与氮气瓶的输出压力相同，通过长时间保持氮气瓶的输出压力，便可实现对井筒内被测试仪设备在该压力环境下密封性能的检测。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的钻井压力环境模拟器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]参见图1，本发明实施例提供的一种钻井压力环境模拟器包括:井筒5、封盖装置、进气装置、信号传递装置、支架9及排水装置。
[0017]所述封盖装置设置在所述井筒5顶端。
[0018]所述进气装置穿过所述封盖装置通入所述井筒5内。
[0019]所述信号传递装置穿过所述封盖装置通入所述井筒5内。
[0020]所述支架9与所述井筒5连接。
[0021]所述排水装置设置在所述井筒5底端，所述排水装置依次穿过所述井筒5及支架。
[0022]详细介绍井筒5的结构。
[0023]所述井筒5底部固定设置有底座6。具体地，在本实施方式中，所述井筒5底部通过螺栓固定设置有底座6，在其它实施方式中，所述井筒5底部可通过其它方式如轴销等固定设置有底座6 ο所述底座6开设有通孔，便于水及高压气体的通过。
[0024]详细介绍封盖装置的结构。
[0025]所述封盖装置包括:压盖3及端盖I。
[0026]所述压盖3设置在与所述井筒5上，所述压盖3与所述井筒5连接处设置有第一O型圈4，起到密封的作用。
[0027]所述端盖I设置在所述压盖3上方。所述端盖I与所述井筒5固定连接。具体地，在本实施方式中，所述端盖I通过螺纹与所述井筒5固定连接，在其它实施方式中，所述端盖I可通过其它方式如轴销等与所述井筒5固定连接。所述端盖I上开设有螺纹孔，压紧螺母2与螺纹孔连接，通过调整所述压紧螺母2的旋入长度可使得所述压紧螺母2将所述压盖3及第一 O型圈4压紧，从而实现密封。
[0028]详细介绍进气装置的结构。
[0029]所述进气装置包括:进气阀17及高压管16。
[0030]所述进气阀17固定设置在所述封盖装置上。具体地，在本实施方式中，所述进气阀17通过螺纹固定设置在所述封盖装置上，在其它实施方式中，所述进气阀17可通过其它方式如螺栓等固定设置在所述封盖装置上。
[0031]所述高压管16与所述进气阀17固定连接。具体地，在本实施方式中，所述高压管16通过螺纹与所述进气阀17固定连接，在其它实施方式中，所述高压管16可通过其它方式如轴销等与所述进气阀17固定连接。
[0032]详细介绍信号传递装置的结构。
[0033]所述信号传递装置包括:电缆密封器12、密封堵头14及电缆13。
[0034]所述电缆密封器12穿过所述封盖装置与所述井筒5连通。
[0035]密封堵头14活动设置在所述电缆密封器12上端，所述密封堵头14与所述电缆密封器12之间设置有第二 O型圈15。
[0036]所述电缆13穿过所述电缆密封器12通入所述井筒5内。
[0037]详细介绍排水装置的结构。
[0038]所述排水装置包括:排水阀10。
[0039]所述排水阀10固定设置在井筒5底端。具体地，在本实施方式中，所述排水阀10通过螺纹固定设置在井筒5底端，在其它实施方式中，所述排水阀10可通过其它方式如轴销等固定设置在井筒5底端。所述排水阀10依次穿过所述井筒5及支架9，所述排水阀10与所述支架9连接处设置有垫片11，所述垫片11起到密封的作用。
[0040]基于相同的发明构思，本发明提供一种钻井压力环境模拟器使用方法包括以下步骤:
[0041]步骤I，将井筒5设置在支架9上，将被测试设备放入所述井筒5内的底座上，在所述井筒5内注水，注水深度至少没过所述被测试设备。
[0042]步骤2，将封盖装置设置在所述井筒5上，将所述被测试设备与信号传递装置连接。
[0043]步骤3，将进气装置的高压管16—端与高压氮气瓶连接，打开所述进气装置的进气阀17对所述井筒5内进行加压，通过调整并保持所述高压氮气瓶的输出氮气压力，使所述被测试设备所处液体的环境压力与高压氮气瓶的输出压力相同。
[0044]步骤4，当所述井筒5内通入高压氮气后，记录测试时间，待到达指定测试时间后，关闭所述高压氮气瓶的空气供给，打开排水装置的排水阀10，所述井筒5内的所述水及高压氮气通过底座6上开设的通孔放出。
[0045]步骤5，将所述被测试设备取出，查看测试结果。
[0046]详细介绍封盖装置的结构。
[0047]所述封盖装置包括:压盖3及端盖I。
[0048]所述压盖3设置在与所述井筒5上，所述压盖3与所述井筒5连接处设置有第一O型圈4，起到密封的作用。
[0049]所述端盖I设置在所述压盖3上方。所述端盖I与所述井筒5固定连接。具体地，在本实施方式中，所述端盖I通过螺纹与所述井筒5固定连接，在其它实施方式中，所述端盖I可通过其它方式如轴销等与所述井筒5固定连接。所述端盖I上开设有螺纹孔，压紧螺母2与螺纹孔连接，通过调整所述压紧螺母2的旋入长度可使得所述压紧螺母2将所述压盖3及第一 O型圈4压紧，从而实现密封。
[0050]详细介绍信号传递装置的结构。
[0051]所述信号传递装置包括:电缆密封器12、密封堵头14及电缆13。
[0052]所述电缆密封器12穿过所述封盖装置与所述井筒5连通。
[0053]密封堵头14活动设置在所述电缆密封器12上端，所述密封堵头14与所述电缆密封器12之间设置有第二 O型圈15。
[0054]详细介绍步骤2。
[0055]若所述被测试仪设备需实时检测信号，则通过所述电缆13进行信号传输，通过所述电缆密封器12将所述电缆13密封，使得所述井筒5内高压气体不发生泄漏，将所述密封堵头14卸载。
[0056]若所述被测试仪设备不需实时检测信号，将所述密封堵头14拧紧，以防止泄露。
[0057]为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。
[0058]通过第一固定螺栓7及第二固定螺栓8将将井筒5设置在支架9上，将被测试设备放入井筒5内的底座上，在井筒5内注水，注水深度至少没过被测试设备。将压盖3设置在与井筒5上，压盖3与井筒5连接处设置有第一 O型圈4，起到密封的作用，在端盖I上开设有螺纹孔，压紧螺母2与螺纹孔连接，通过调整压紧螺母2的旋入长度可使得压紧螺母2将压盖3及第一 O型圈4压紧，从而实现密封。将所述被测试设备与信号传递装置连接。若所述被测试仪设备需实时检测信号，则通过所述电缆13进行信号传输，通过所述电缆密封器12将所述电缆13密封，使得所述井筒5内高压气体不发生泄漏，将所述密封堵头14卸载。若所述被测试仪设备不需实时检测信号，将所述密封堵头14拧紧，以防止泄露。将进气装置的高压管16—端与高压氮气瓶连接，打开进气装置的进气阀17对井筒5内进行加压，通过调整并保持高压氮气瓶的输出氮气压力，使被测试设备所处液体的环境压力与高压氮气瓶的输出压力相同。当井筒5内通入高压氮气后，记录测试时间，待到达指定测试时间后，关闭所述高压氮气瓶的空气供给，打开排水装置的排水阀10，所述井筒5内的所述水及高压氮气通过底座6上开设的通孔放出。将所述被测试设备取出，查看测试结果，可实现对井筒内被测试仪设备在该压力环境下密封性能的检测。
[0059]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种钻井压力环境模拟器，其特征在于，包括: 井筒(5); 封盖装置，设置在所述井筒(5)顶端； 进气装置，穿过所述封盖装置通入所述井筒(5)内； 信号传递装置，穿过所述封盖装置通入所述井筒(5)内； 支架(9)，与所述井筒(5)连接； 排水装置，设置在所述井筒(5)底端，所述排水装置依次穿过所述井筒(5)及支架。2.根据权利要求1所述的钻井压力环境模拟器，其特征在于: 所述井筒(5)底部设置有底座(6)，所述底座(6)开设有通孔。3.根据权利要求1所述的钻井压力环境模拟器，其特征在于，所述封盖装置包括: 压盖(3)，设置在与所述井筒(5)上，所述压盖(3)与所述井筒(5)连接处设置有第一 O型圈⑷； 端盖(I)，设置在所述压盖(3)上方，所述端盖(I)与所述井筒(5)连接。4.根据权利要求1所述的钻井压力环境模拟器，其特征在于，所述进气装置包括: 进气阀(17)，设置在所述封盖装置上； 高压管(16)，与所述进气阀(17)连接。5.根据权利要求1所述的钻井压力环境模拟器，其特征在于，所述信号传递装置包括: 电缆密封器(12)，穿过所述封盖装置与所述井筒(5)连通； 密封堵头(14)，设置在所述电缆密封器(12)上端，所述密封堵头(14)与所述电缆密封器(12)之间设置有第二 O型圈(15); 电缆(13)，穿过所述电缆密封器(12)通入所述井筒(5)内。6.根据权利要求1所述的钻井压力环境模拟器，其特征在于，所述排水装置包括: 排水阀(10)，设置在井筒(5)底端，所述排水阀(10)依次穿过所述井筒(5)及支架(9)，所述排水阀(1)与所述支架(9)连接处设置有垫片(11)。7.—种基于权利要求1的钻井压力环境模拟器使用方法，其特征在于，包括以下步骤: 将井筒(5)设置在支架(9)上，将被测试设备放入所述井筒(5)内的底座上，在所述井筒(5)内注水，注水深度至少没过所述被测试设备； 将封盖装置设置在所述井筒(5)上，将所述被测试设备与信号传递装置连接； 将进气装置的高压管(16)—端与高压氮气瓶连接，打开所述进气装置的进气阀(17)对所述井筒(5)内进行加压，通过调整并保持所述高压氮气瓶的输出氮气压力，使所述被测试设备所处液体的环境压力与高压氮气瓶的输出压力相同； 当所述井筒(5)内通入高压氮气后，记录测试时间，待到达指定测试时间后，关闭所述高压氮气瓶的空气供给，打开排水装置的排水阀(10)，所述井筒(5)内的所述水及高压氮气通过底座(6)上开设的通孔放出； 将所述被测试设备取出，查看测试结果。8.根据权利要求7所述的钻井压力环境模拟器使用方法，其特征在于，所述封盖装置包括: 压盖(3)，设置在与所述井筒(5)上，所述压盖(3)与所述井筒(5)连接处设置有第一 O型圈⑷； 端盖(I)，设置在所述压盖(3)上方，所述端盖(I)与所述井筒(5)连接。9.根据权利要求7所述的钻井压力环境模拟器使用方法，其特征在于，所述信号传递装置包括: 电缆密封器(12)，穿过所述封盖装置与所述井筒(5)连通； 密封堵头(14)，设置在所述电缆密封器(12)上端，所述密封堵头(14)与所述电缆密封器(12)之间设置有第二 O型圈(15); 电缆(13)，穿过所述电缆密封器(12)通入所述井筒(5)内。10.根据权利要求9所述的钻井压力环境模拟器使用方法，其特征在于: 若所述被测试仪设备需实时检测信号，则通过所述电缆(13)进行信号传输，通过所述电缆密封器(12)将所述电缆(13)密封，使得所述井筒(5)内高压气体不发生泄漏，将所述密封堵头(14)卸载； 若所述被测试仪设备不需实时检测信号，将所述密封堵头(14)拧紧，以防止泄露。
【文档编号】G01M3/02GK106052964SQ201610363736
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】吴川, 金建伟, 李炯, 赵民, 张峰
【申请人】中国地质大学（武汉）