一种井筒泄漏检测实验装置

1.本发明属于井筒泄漏检测技术领域，具体涉及一种井筒泄漏检测实验装置。


背景技术：

2.油套管泄漏或套管环空窜漏检测是油气井井筒完整性管理中的重要环节。在大多数油气井筒泄漏产生时，刚开始是少量的，泄漏量会随着时间推移而增加。在泄漏发生的早期阶段，检测并准确定位泄漏位置可以精准地采取补救措施，降低修补成本。由于非常小的井筒泄漏很难用常规的测漏点技术进行检测(小于3.785l/min)。因为小的泄漏引起的井筒泄漏点周缘温度、压力、流速等特性改变较小，往往低于流体温度、流量、压力类测井仪器的分辨率。而常规噪声测井只能在定点测量模式下检测泄漏点液体或气体产生的声频段声波能量，因受远处其他噪声源影响，存在测井解释多解性。为此，提出了超声波测漏技术，但该技术现处于前期研究阶段，急需研制一种井筒泄漏检测实验装置，为超声波测漏与分析提供室内实验支撑。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种井筒泄漏检测实验装置，通过模拟井筒的泄漏，经过外部控制系统，控制超声检测装置在井筒内滑动，利用超声波信号检测模拟井筒泄漏点的具体位置，为现场井漏检测与分析提供室内实验支撑。
4.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
5.本发明目的在于提供一种井筒泄漏检测实验装置，其特征在于，包括密封的模拟井筒、设置于所述模拟井筒内可左右滑动的检测系统、用于给所述模拟井筒加压的加压系统、压力传感器和连接所述检测系统、加压系统、压力传感器的电气控制系统；所述压力传感器连接所述模拟井筒，所述模拟井筒包括外筒、内筒和端盖，所述内筒与外筒之间形成井筒环空；所述加压系统连接所述内筒与井筒环空。
6.进一步的，所述检测系统包括检测仪和滑动控制模块，所述滑动控制模块通过设置于所述检测仪两端的固定支架与所述检测仪连接。
7.进一步的，所述检测系统的外径小于内筒的直径，使所述检测仪可以在所述模拟井筒内自由移动。优选的，所述检测仪为超声检测仪。
8.进一步的，所述固定支架为两组对称的轮式支架。固定支架采用四轮设计，便于保持平稳运行。
9.进一步的，所述滑动控制模块包括滑轮、动力组件和连接动力组件与检测仪的拉抗测井电缆，所述动力组件包括相互配合的旋转电机和往复电机、连接所述旋转电机的绞盘。
10.进一步的，所述端盖有两个，分别设置于所述模拟井筒的两端，所述端盖上设置有连接所述井筒环空的注气口ⅰ、连接所述内筒的注气口ⅱ，所述端盖上还设置有穿线孔，所述拉抗测井电缆穿过所述穿线孔。
11.进一步的，所述穿线孔采用密封装置进行密封。
12.进一步的，所述绞盘有两个，两个绞盘与所述旋转电机同轴连接，在所述旋转电机的带动下往返旋转运动。
13.进一步的，所述加压系统包括压缩机，所述压缩机通过高压管道连接所述模拟井筒。优选的，所述压缩机为空气压缩机。
14.进一步的，所述压力传感器有多个，分别为压缩机压力传感器、井筒压力传感器、环空压力传感器、漏失出口压力传感器。
15.进一步的，所述压缩机压力传感器连接所述压缩机的出口，所述井筒压力传感器连接所述内筒，所述环空压力传感器连接所述内筒与外筒之间的井筒环空。
16.进一步的，所述高压管道从主管道上分为两根高压管道，其中一根高压管道连接所述内筒，另一根高压管道连接所述井筒环空。
17.进一步的，所述高压管道的主管道上还设置有阀门ⅰ、排气阀和背压阀ⅰ。
18.进一步的，连接所述内筒的高压管道上设置有阀门ⅱ和背压阀ⅱ；连接所述井筒环空的高压管道上设置有阀门ⅲ和背压阀ⅲ。
19.进一步的，所述模拟井筒还连接有流量计，所述漏失出口压力传感器设置于所述流量计于模拟井筒之间。
20.进一步的，所述电气控制系统为plc控制系统。优选的，所述plc控制系统选用西门子plc控制系统，plc控制系统作为工业环境专用计算机，其高可靠性、抗干扰性、易扩展、易维护、无故障工作时间均远优于普通pc系统。通过触控屏和控制软件，可设置检测仪滑动距离和滑动速度。控制软件采用图形化的操作界面，结合系统的工作流程，将数据、控制操作实时显示在流程图上，方便实时监测实验过程。
21.与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
22.本发明通过控制不同阀门对环空和内筒进行加压，分别控制环空和内筒的压力，可以模拟多种不同压差的井况；通过外部的滑动控制系统，控制超声监测仪在井筒内的滑动，精准检测泄漏点位置；通过使用高精度无线压力传感器，可以检测模拟井筒和管路的实时压力，实现精准控压；通过使用排气阀，有效地解决了空压机故障导致的管路压力过高的问题，为实验装置的运行提供了安全保障。
23.本发明通过对管柱及井口结构1:1进行模拟，并通过调节井筒和环空的注入压力，模拟不同工况的井筒，通过采用高精度压力传感器进行压力监测，实现精准控压，通过超声波检测仪和plc控制系统提高检测装置对泄漏点检测的准确性，为现场井漏检测与分析提供室内实验支撑。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
25.图1为本发明一种井筒泄漏检测实验装置的结构示意图。
26.附图中，1为压缩机，2为压缩机压力传感器，3为阀门ⅳ，4为流量计，5为排气阀，6为漏失出口压力传感器，7为背压阀ⅰ，8为高压管道，9为阀门ⅰ，10为阀门ⅲ，11为阀门ⅱ，12
为背压阀ⅲ，13为背压阀ⅱ，14为注气口ⅰ，15为注气口ⅱ，16为连接短接，17为拉抗测井电缆，18为滑轮，19为电气控制系统，20为滑环，21为滑环固定端，22为滑环转动端，23为绞盘，24为旋转电机，25为往复电机，26为转轴，27为检测仪，28为固定支架，29为井筒环空，30为模拟井筒，31为外筒，32为内筒，33为端盖，34为密封装置，35为井筒压力传感器，36为环空压力传感器。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
28.需要说明的是，在本发明的描述中，属于“左、右、上、下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.一种井筒泄漏检测实验装置，包括密封的模拟井筒30、设置于模拟井筒30内可左右滑动的检测系统、用于给模拟井筒30加压的加压系统、压力传感器和连接检测系统、加压系统、压力传感器的电气控制系统19；压力传感器连接模拟井筒30，模拟井筒30包括外筒31、内筒32和端盖33，内筒32与外筒31之间形成井筒环空29；加压系统连接内筒32与井筒环空29。
30.打开加压系统对模拟井筒30的内筒32和井筒环空29进行加压，模拟不同工况的井筒，并通过压力传感器对内筒32、井筒环空29及加压系统出口处进行压力检测，实现内筒32、环空、外界形成压力差，通过压力传感器的检测从而调节加压系统实现压力的精准控制。通过左右滑动的检测系统在井筒内滑动，从而检测出泄漏点的具体位置，提高检测的准确性。电气控制系统19用于控制加压系统、压力传感器和检测系统，实现自动化控制。
31.为了便于固定检测仪27，并带动检测仪27在井筒内自由滑动，检测系统包括检测仪27和滑动控制模块，滑动控制模块通过设置于检测仪27两端的固定支架28与检测仪27连接。
32.检测系统的外径小于内筒32的直径，使检测仪27可以在模拟井筒30内自由移动。优选的，检测仪27为超声检测仪27。
33.固定支架28为两组对称的轮式支架。固定支架28采用四轮设计，便于保持平稳运行，使检测仪27沿井筒左右滑动，避免因晃动造成检测不准确或损坏检测仪27。
34.滑动控制模块包括滑轮18、动力组件和连接动力组件与检测仪27的拉抗测井电缆17，动力组件包括相互配合的旋转电机24和往复电机25、连接旋转电机24的绞盘23。往复电机25与旋转电机24连接从而实现旋转电机24可以正反往复旋转，旋转电机24带动绞盘23旋转，从而拉动拉抗测井电缆17顺时针移动或逆时针移动，实现检测仪27的左右移动。具体的，在拉抗测井电缆17顺时针移动时，带动检测仪27向右移动，在拉抗测井电缆17逆时针移动时，带动检测仪27向左移动。为了减少摩擦，或拉抗测井电缆17发生缠绕，拉抗测井电缆17通过四个滑轮18连接。
35.为了实现模拟井筒30内部的密封，端盖33有两个，分别设置于模拟井筒30的两端，
端盖33上设置有连接井筒环空29的注气口ⅰ14、连接内筒32的注气口ⅱ15，端盖33上还设置有穿线孔，拉抗测井电缆17穿过穿线孔。穿线孔采用密封装置34进行密封。井筒环空29和内筒32分别通过注气口ⅰ14和注气口ⅱ15连接加压系统，分别为井筒环空29和内筒32进行加压。
36.绞盘23有两个，两个绞盘23与旋转电机24同轴连接，在旋转电机24的带动下往返旋转运动。两个绞盘23与旋转电机24通过转轴26连接，在绞盘23与转轴26之间设置有离合器，便于安装和拆卸检测仪27。设置有两个绞盘23，分别连接检测仪27两端的拉抗测井电缆17，不会发生缠绕。拉抗测井电缆17即用于传递检测仪27产生的电信号，又可将旋转电机24产生的拉力传递给固定支架28，避免使用普通的绳缆造成的不便。
37.加压系统包括压缩机1，压缩机1通过高压管道8连接模拟井筒30。优选的，压缩机1为空气压缩机1。
38.压力传感器有多个，分别为压缩机压力传感器2、井筒压力传感器35、环空压力传感器36、漏失出口压力传感器6。压缩机压力传感器2连接压缩机1的出口，井筒压力传感器35连接内筒32，环空压力传感器36连接内筒32与外筒31之间的井筒环空29。通过压缩机压力传感器2检测压缩机1出口的压力，通过井筒压力传感器35检测模拟井筒30内筒32的压力，通过环空压力传感器36检测模拟井筒30中井筒环空29的压力，通过压力传感器分别记录内筒32、井筒环空29及加压系统出口处的压力，实现内筒32、环空、外界形成压力差，通过压力传感器的检测从而调节加压系统实现压力的精准控制。
39.高压管道8从主管道上分为两根高压管道8，其中一根高压管道8连接内筒32，另一根高压管道8连接井筒环空29。高压管道8的主管道上还设置有阀门ⅰ9、排气阀5和背压阀ⅰ7。连接内筒32的高压管道8上设置有阀门ⅱ11和背压阀ⅱ13；连接井筒环空29的高压管道8上设置有阀门ⅲ10和背压阀ⅲ12。内筒32通过注气口ⅱ15连接其中一根高压管道8，井筒环空29通过注气口ⅰ14连接另一根高压管道8，通过高压管道8的主管道和两根分管道上的各个阀门及背压阀的调控，从而实现对井筒环空29和内筒32中压力的精准控制。在高压管道8的主管道上设置排气阀5，有效地解决了若空压机故障导致的管路压力过高的问题，为实验装置的运行提供了安全保障。
40.模拟井筒30还连接有流量计4，漏失出口压力传感器6设置于流量计4于模拟井筒30之间。漏失出口压力传感器6与出气管道连接，用于检测出气管道压力，出气管道与模拟井筒30之间通过连接短接16连接，通过连接短接16实现内筒32中的压力向井筒环空29或外界泄漏。
41.电气控制系统19为plc控制系统。优选的，plc控制系统选用西门子plc控制系统，plc控制系统作为工业环境专用计算机，其高可靠性、抗干扰性、易扩展、易维护、无故障工作时间均远优于普通pc系统。通过触控屏和控制软件，可设置检测仪27滑动距离和滑动速度。控制软件采用图形化的操作界面，结合系统的工作流程，将数据、控制操作实时显示在流程图上，方便实时监测实验过程。
42.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
43.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。