位套6 内，裂缝模块2由裂缝块A14、裂缝块B15和紧固螺钉16组成，裂缝块A14和裂缝块B15均为半 圆形柱状，裂缝块A14与裂缝块B15相对立设置且裂缝块A14与裂缝块B15之间形成有裂缝 17,裂缝块A14与裂缝块B15经紧固螺钉16连接于一体，因此裂缝模块2可以拆分，可以根据 井下不同裂缝层特征，选择适宜的试验模块进行试验，更换方便，能迅速达到预期目的。如 图1所示，它还包括支撑柱18、立柱19和底座20,所述的支撑柱18的下端设置在底座20上，支 撑柱18的另一端固定在模拟井筒底盖5底部，所述的立柱19设置于底座20与裂缝模块定位 套6之间。所述的余液出口联管7和堵漏液出口管8分别设置在模拟井筒3的左右侧。所述裂 缝块A14、裂缝块B15的表面可以粘贴不同型号的砂纸或有点状、线状、交叉线状等刻痕的金 属片来改变其表面粗糙度，达到模拟不同岩性地层中裂缝壁面的实际状况的。
[0020] 裂缝块A14和裂缝块B15均为金属制作，表面坚硬光滑，可以用来模拟碳酸盐岩类 地层中的裂缝，或者在裂缝面上粘贴有刻痕的铁片，以避免模拟裂缝面过于光滑而与地层 中的实际情况产生过大的差异;此外，在裂缝面上粘贴不同型号的砂纸，用于模拟砂岩类地 层中的表面较为粗糙的裂缝，砂纸型号的选取可以根据实际地层中的岩石颗粒的平均粒 度来选取。
[0021] 试验时，先根据所研究地层的实际情况选取所需粗糙度的裂缝块，组装成裂缝模 块2，再通过模拟井筒联接法兰10将裂缝模块定位套6连接至模拟井筒3上，随后将裂缝模块 2装入裂缝模块定位套6中，然后将堵漏液出口管经堵漏液出口联接法兰11连接在模拟井筒 3上，并关闭堵漏液出口控制阀12及关闭余液排泄阀13,将配制好的堵漏材料倒入模拟井筒 3中并旋紧模拟井筒上盖4,将针型截止阀9安装在模拟井筒上盖4上，之后将针型截止阀9连 接至高压氮气瓶，最后向模拟井筒3内加压1或2MPa，打开堵漏液出口控制阀12，堵漏材料在 正压差作用下进入裂缝形成封堵，随后进一步加压，观察封堵材料对裂缝的封堵强度和稳 定性，当试验结束后，关闭氮气瓶，卸去模拟井筒内的压力，取下堵漏液出口管8,将裂缝模 块2从裂缝模块定位套6中拉出，拧松紧固螺钉16,打开裂缝模块2,观察堵漏材料在裂缝内 的封堵情况。
[0022] 在研究中，开展大量的试验来对比光滑裂缝和粗糙裂缝的堵漏效果，在下表中列 出了多组试验结果，对比相同配方条件下堵漏材料在光滑裂缝和粘贴砂纸的粗糙裂缝中的 堵漏效果。本实施例中采用不同目数的碳酸钙颗粒作为堵漏材料，配制堵漏钻井液，并选取 裂缝宽度为2mm的光滑裂缝和粘贴砂纸的粗糙裂缝进行堵漏试验，同样堵漏材料，在光滑裂 缝内材料在裂缝的尾部形成封堵，而在粗糙裂缝内，材料在裂缝的腰部形成封堵，其堵漏的 效果优于光滑裂缝。本实例还采用核桃壳堵漏材料分别在光滑裂缝和粘有3#砂纸的粗糙裂 缝中进行堵漏试验，同样的堵漏材料，堵漏材料在光滑裂缝中的堵漏效果比粗糙裂缝中差， 堵漏材料在光滑裂缝中形成桥堵的难度要远大于粗糙裂缝。表中的泄压压力指的是试验所 加的最大压力；封堵位置指的是材料在裂缝内形成桥堵的位置，以裂缝的口部为起始点计 算，裂缝总长约3 0 cm 〇
[0023]
[0024] 通过试验结果可以得到，相同条件下，光滑裂缝和粗糙裂缝堵漏效果有很大的差 另IJ，粗糙裂缝更容易被堵漏材料封堵，因此，不能用单一的光滑的金属模块裂缝来模拟所有 的堵漏实验，而应该增强针对性，根据实际地层条件，选取具有合适粗糙度的裂缝来模拟堵 漏实验，以得到最优的堵漏配方和最佳的堵漏效果，在节约成本的同时提高效率。
【主权项】
1. 一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏试验装置，其特征在于:它包括模拟容器（1)和裂 缝模块(2)，所述的模拟容器(1)由模拟井筒(3)、模拟井筒上盖(4)、模拟井筒底盖(5)、裂缝 模块定位套(6)、余液出口联管(7)、堵漏液出口管(8)以及设置在模拟井筒(3)顶部的针型 截止阀(9)组成，所述的模拟井筒上盖(4)和模拟井筒底盖(5)分别设置在模拟井筒(3)的上 下端，所述的裂缝模块定位套(6)的一端经模拟井筒联接法兰（10)连接在模拟井筒(3)侧壁 上且与模拟井筒(3)连通，裂缝模块定位套(6)的另一端经堵漏液出口联接法兰（11)连接有 堵漏液出口管(8 )，堵漏液出口管(8 )上设置有堵漏液出口控制阀（12 )，所述的余液出口联 管(7)设置在模拟井筒(3)的侧壁上且与模拟井筒(3)连通，余液出口联管(7)上设置有余液 排泄阀（13)，所述的裂缝模块（2)设置于裂缝模块定位套（6)内，裂缝模块（2)由裂缝块A (14 )、裂缝块B(15 )和紧固螺钉（16 )组成，裂缝块A(14 )和裂缝块B(15 )均为半圆形柱状，裂 缝块A( 14)与裂缝块B( 15)相对立设置且裂缝块A( 14)与裂缝块B( 15)之间形成有裂缝（17)， 裂缝块A( 14)与裂缝块B( 15)经紧固螺钉(16)连接于一体。2. 根据权利要求1所述的一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏试验装置，其特征在于:它 还包括支撑柱（18)、立柱（19)和底座(20)，所述的支撑柱（18)的下端设置在底座(20)上，支 撑柱（18)的另一端固定在模拟井筒底盖(5)底部，所述的立柱（19)设置于底座(20)与裂缝 模块定位套(6)之间。3. 根据权利要求1所述的一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏试验装置，其特征在于:所 述的余液出口联管(7)和堵漏液出口管(8)分别设置在模拟井筒(3)的左右侧。4. 根据权利要求1所述的一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏试验装置，其特征在于:所 述的裂缝块A(14)、裂缝块B(15)的表面可以粘贴不同型号的砂纸或有点状、线状、交叉线状 刻痕的金属片来改变其表面粗糙度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏试验装置，它包括模拟容器和裂缝模块，模拟容器由模拟井筒、裂缝模块定位套、余液出口联管、堵漏液出口管以及设置在模拟井筒顶部的针型截止阀组成，裂缝模块定位套的一端经模拟井筒联接法兰连接在模拟井筒侧壁上且与模拟井筒连通，裂缝模块定位套的另一端经堵漏液出口联接法兰连接有堵漏液出口管，余液出口联管上设置有余液排泄阀，裂缝块A与裂缝块B经紧固螺钉连接于一体。本实用新型的有益效果是：适用于不同岩性地层中具有不同壁面粗糙度的裂缝堵漏研究，进行堵漏材料的评价和堵漏钻井液、完井液以及其它油气井工作液堵漏效果以及配方研究，所研究结果更能反映不同裂缝壁面状况下的堵漏效果。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN205139114
【申请号】CN201520890759
【发明人】蒲晓林, 赵正国, 候勤立, 贺明敏
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月9日