专利名称：一种堵漏试验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于深井钻探技术领域，具体涉及一种堵漏试验仪。
背景技术：
在深井、复杂井的钻探过程中，井漏一直是困扰安全优质高效钻井的一个技术难 题。为解决井漏问题，国内外开展了大量的堵漏技术研究工作。由于堵漏过程是不可见的，为提高堵漏工艺的可行性与封堵效果，必须通过仪器 模拟井下环境和漏失通道，验证堵漏材料的堵漏效果，优选出合适的防漏堵漏材料，为堵漏 方案的改进与优化提供科学的试验依据。无论是研究堵漏机理还是制定堵漏技术方案，都 必须进行大量的模拟试验，试验方法和装置的好坏直接关系到堵漏技术研究的成败。因此， 堵漏技术的评价方法和装置的研究是堵漏技术研究的重要基础工作。钻井工程的防漏堵漏 实践表明，堵漏技术评价方法和试验装置的研究本身也是堵漏技术研究的一个难点。常见的几种封堵实验评价仪器有如下几种一、JLX-动态封堵试验仪。由螺杆泵、漏失总成和增压装置组成。实验时只要更 换漏失总成中的部分部件，就可以进行裂缝与渗透性漏失试验，更换装入漏失总成中的心 轴可获得1. 31m/s和2. 6m/s两种流速。漏失总成主要由带有割缝的内衬管、带孔的外衬管 以及心轴组成，在内外衬管环空中填充砂子可以模拟渗漏性地层，更换心轴可以模拟不同 的井眼钻井液返速。将两衬管换成带人造裂缝的滤块时，可以模拟裂缝性地层的漏失与堵 漏效果。二、BDY-I便携式堵漏仪。由高压泥浆杯、模拟漏层、气源、调压装置、上下连同阀 杆、缓冲收液筒等组成。可以模拟高渗、中渗、低渗或裂缝等，在不同压力梯度作用下把堵漏 浆推向模拟漏层，通过回收堵漏浆的多少和封堵时间长短来评价封堵效果。漏层通过不同 粒径的石英砂来模拟。三、钻井堵漏模拟试验装置。它模拟井下漏层条件，测试堵漏液性能，评价堵漏效 果。由试液容器、球阀、管线和测试杯等组成。其特征是测试杯为圆桶状，上部有进液口， 底部有排液孔。杯内分别安装横、纵向剖切试验组件。横向剖切试验组件由多个模块组成， 纵向剖切试验组件是由2个半圆形模块组成。模块周围有密封圈。用横向剖切试验组件完 成测试后，将模块分开，观察每个模块上堵漏材料的状态。用纵向剖切试验组件完成试验 后，分开模块，观察模块锥形孔内的堵塞材料状态。模块更接近井下漏层情况，试验结果更 具有代表性。四、一种钻井堵漏模拟试验装置。它是钻井技术领域内一种钻井堵漏模拟试验装 置，包括密封连接的下筒体和上筒体，下筒体下端设有下堵头，上筒体上端设有上堵头，下 堵头上设有出液孔，上堵头上设有进液孔，下筒体和上筒体的内腔之间设有上滤网，下筒体 的内腔和下堵头之间设有下滤网；下筒体的侧壁上设有两组透明的并交错90°设置的可 视窗口，可视窗口覆盖下滤网和上滤网之间的筒体段。使用时，通过采集滤失量和压力参数 进行计算钻井液的各相参数，堵漏材料进入模拟岩芯的深度通过窗口直接观测，也可起出模拟岩芯切开观测。可进行钻井堵漏试验，全直径模拟岩芯的地层损害试验评价、PT试验 评价、油气层保护试验等。五、智能高温高压动态堵漏评价实验仪。它由气源、泥浆泵、活塞式高温高压泥浆 罐、钢珠漏床夹持器、缝板夹持器、岩心夹持器、流量计、电子天平、环压泵、回压控制器、液 体循环管道、控制线、数据采集器与计算机及打印机等组成。它是通过把泥浆罐中加入堵漏 剂的钻井液与完井液在模拟地层温度、压力、流速的条件下，由泥浆泵驱动活塞式高温高压 泥浆罐中的入井流体，对钢珠漏床、人造缝板和地层岩心进行人为堵漏损害实验，而实现在 室内正确地评价钻井液与完井液中堵漏材料的堵漏效果。从而优选出满足保护油气层需要 的钻井液与完井液体系。此外，还有其各种模拟不同漏失层进行封堵效果评价的装置，如DLM201型堵漏模 拟装置等。国内外每年也有不少此方面的发明专利产生。但是，这些仪器有的操作起来复 杂，成本过高，不利于推广；有的只能模拟一种漏层，使用时局限性太强。绝大多数模拟深度 不够，目前的玻璃球形式的漏失厚度一般小于5厘米，很多情况下堵漏材料很难在次挤入 深度内形成高强度聚集封堵带，堵漏评价效果失真；采用缝隙板或玻璃小球模拟漏失地层， 没有考虑到地层岩石孔隙和裂缝的复杂程度以及地层的物性，如岩石的吸水膨胀特性、润 湿性、表面粗糙度、摩擦系数等；不能测堵漏墙的反向承压能力。综上所述的仪器具有以下缺点①其结构过于复杂，操作起来不方便，过于复杂的 结构也使成本过大，限制了它的广泛应用，维修起来也不方便，同时需要配制大量的钻井液 和堵漏剂，不适合于开展大量的试验研究工作；②地层渗透率和孔隙度等地层物性参数无 法真实模拟，模拟失真度较大，从而使堵漏效果失真；③用模块组合来模拟漏层，与真实地 层相差太大，不能准确的评价堵漏效果；④模拟的地层深度太浅，堵漏材料难于堆积，而使 堵漏效果失真；⑤不能够测堵漏后的反向承压能力；⑥测量效率太低，一天内最多只能测 出四五个数据，并且结构仍然较为复杂，做试验时消耗泥浆太多，要700-800ml泥浆。另 外，大多数的国内外常用封堵评价仪器测量的数据重现性差，每次试验的结果难以吻合。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种堵漏试验仪，能 够较好地模拟高、低渗透地层和裂缝性漏失地层，数据重现性好，具有结构简单、成本低廉、 操作方便，试验浆体用量小，短时间内可以开展大量试验工作的特点。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种堵漏试验仪，包括有加压 接头1，加压接头ι设置在上压头4的口部，上压头4的外部设有上内套筒2，上内套筒2外 设有上套筒3，上压头4的下部与高压泥浆筒8相连，高压泥浆筒8又与填砂管10相连，在 填砂管10中放入具有不同割缝尺寸的裂缝模拟钢块，或填入天然河沙成为模拟漏层11，填 砂管10的下部与排液管12相连；在上压头4、高压泥浆筒8、填砂管10和排液管12的外 围设有橡胶筒6 ；橡胶筒6外设有外筒5，橡胶筒6与外筒5之间设有环压空腔7，环压空腔 7上设有环压接口 9 ；排液管12的下部外围还设有下内套筒14，下内套筒14外设有下套筒 13，下内套筒14与下套筒13通过管螺纹连接，排液管12的下口处设有底端锁紧螺塞15。所述的填砂管10下部通过丝扣与排液管12连接，高压泥浆筒8与填砂管10通过 内台阶16与外台阶17相连接，使排液管12、填砂管10和高压泥浆筒8成为一个整体，通过上内套筒2、上压头4和下内套筒14使部件组合固定在于仪器内的胶筒6内，并通过对胶筒 6施加环压实现对部件组合的周向密封。所述的高压泥浆筒8是外径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm， 一端设有内台阶16的不锈钢钢管。所述的填砂管10是外径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm，一 端设有外台阶17，而另一端设有直径为26 30mm，长度为10 16mm内螺纹丝扣的不锈钢钢管。所述的排液管12是一端设有直径为26 30mm、长度为10 16mm外螺纹丝扣，中 间段外径为35 40mm，长度为18 22mm，另一端为外径为18 22mm、长度为78 84mm 的不锈钢圆柱体，中心通道直径为5 10mm。所述的模拟漏层11的厚度为10 40mm。本实用新型的有益效果是由于高压泥浆筒8、填砂管10与排液管12通过台阶和 丝扣相互连接在一起，使仪器结构紧凑，操作方便，试验样品用量小.上述组合通过上内套 筒2、上压头4和下内套筒14使部件组合固定在仪器内的胶筒6内，并通过对胶筒6施加环 压实现对部件组合的周向密封，所以具有周向密封性好，能承受较高试验压力，试验数据较 准确的特点。
图1为本实用新型的剖视图。图2为本实用新型的高压泥浆筒的剖视图。图3为本实用新型的填砂管的剖视图。图4为本实用新型的排液管的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。参见附图，一种堵漏试验仪，包括有加压接头1，加压接头1设置在上压头4的口 部，上压头4的外部设有上内套筒2，上内套筒2外设有上套筒3 (相互间通过管螺纹连接)， 上压头4的下部与高压泥浆筒8相连，高压泥浆筒8又与填砂管10通过内台阶16和外台 阶17相互连接，填砂管10内设有模拟漏层11 (模拟漏层为不同割缝尺寸的钢块或不同目 数的河沙)，模拟漏层11的厚度为10 40mm ；填砂管10下部通过丝扣与排液管12连接， 使排液管12、填砂管10和高压泥浆筒8成为一个整体；在上压头4、高压泥浆筒8、填砂管 10和排液管12的外围设有橡胶筒6，橡胶筒6外设有外筒5，橡胶筒6与外筒5之间设有 环压空腔7，环压空腔7上设有环压接口 9 ；排液管12的下部外围还设有下内套筒14，下内 套筒14外设有下套筒13 (相互间通过管螺纹连接)；通过上内套筒2、上压头4和下内套筒 14使部件组合固定在仪器内的胶筒6内，并通过对胶筒6施加环压实现对部件组合的周向 密封；排液管12的下口处设有底端锁紧螺塞15。参见图2，高压泥浆筒8是外径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm，一端设有内台阶16的不锈钢钢管。参见图3，填砂管10是外径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm，一端设有外台阶17，外台阶17是为了和高压泥浆筒8上的内台阶16相配合的，而另一端设 有直径为26 30mm、长度为10 16mm内螺纹丝扣的不锈钢钢管。参见图4，排液管12的一端是直径为26 30mm，长度为10 16mm的外螺纹丝扣 18，外螺纹丝扣18和填砂管10上的内螺纹丝扣相配合，中间段外径为35 40mm，长度为 18 22mm，另一端为外径为18 22mm，长度为78 84mm的不锈钢圆柱体，中心通道直径 为5 IOmm0本实用新型的工作原理是(1)填砂管10是堵漏评价试验仪的漏失层模拟部件，能够模拟不同孔隙度的孔隙 性漏失层和不同尺寸的裂缝性漏失层。其中渗透性漏失层用不同目数的天然河沙模拟，而 裂缝性漏失层用不同割缝尺寸的钢块模拟。试验前先将填砂管下部通过丝扣与排液管12 连接在一起，然后放入具有不同割缝尺寸的裂缝模拟钢块，或填入一定目数的天然河沙，成 为模拟漏层11。(2)将高压泥浆筒8与填砂管上部10通过台阶连接在一起，使排液管12、填砂管 10和高压泥浆筒8成为一个整体。将部件组合从仪器外筒的下部整体放入仪器内，同时将 下内套筒14旋到合适的位置，使部件组合位于仪器内的胶筒内6。(3)让评价试验仪保持垂直状态，通过加液漏斗小心放入规定体积(150ml)的试 验浆体。(4)同时旋紧上内套筒2和下内套筒14将上内压头与高压泥浆筒、填砂管和排液 管组成的部件组合压紧固定在评价试验仪的胶筒6内，关闭排液管下端的出口阀门15。(5)通过对胶筒施加环压，实现仪器内各个部件之间的周向密封。(6)当通过加压接头1对仪器加轴向压力时，压力通过上压头传递到高压泥浆筒 内的试验浆体中。开启排液管下部的阀门前将压力加到规定值。(7)开启排液管下部阀门，试验浆体在一定的轴向压力的作用下，进入模拟漏失层 中，漏失的液体经过排液管流出仪器。(8)通过记录实验时压力的变化值和最终漏失的液体量，就能够评价浆体的封堵 能力，测得漏失量和承压能力两个重要参数。附图中1_加压接头；2-上内套筒；3-上套筒；4-上压头；5-外筒；6_橡胶筒； 7-环压空腔；8-高压泥浆筒；9-环压接口 ； 10-填砂管；11-模拟漏层；12-排液管；13-下 套筒；14-下内套筒；15-底端锁紧螺塞。
权利要求一种堵漏试验仪，包括有加压接头(1)，其特征在于，加压接头(1)设置在上压头(4)的口部，上压头(4)的外部设有上内套筒(2)，上内套筒(2)外设有上套筒(3)，上压头(4)的下部与高压泥浆筒(8)相连，高压泥浆筒(8)又与填砂管(10)相连，在填砂管(10)中放入具有不同割缝尺寸的裂缝模拟钢块，或填入天然河沙成为模拟漏层(11)；填砂管(10)的下部与排液管(12)相连；在上压头(4)、高压泥浆筒(8)、填砂管(10)和排液管(12)的外围设有橡胶筒(6)；橡胶筒(6)外设有外筒(5)，橡胶筒(6)与外筒(5)之间设有环压空腔(7)，环压空腔(7)上设有环压接口(9)；排液管(12)的下部外围还设有下内套筒(14)，下内套筒(14)外设有下套筒(13)，排液管(12)的下口处设有底端锁紧螺塞(15)。
2.根据权利要求1所述的一种堵漏试验仪，其特征在于，所述的填砂管(10)下部通过 丝扣与排液管(12)连接，高压泥浆筒⑶与填砂管(10)通过内台阶(16)与外台阶(17) 相连接，使排液管(12)、填砂管(10)和高压泥浆筒(8)成为一个整体，通过上内套筒(2)、 上压头(4)和下内套筒(14)使部件组合固定在于仪器内的胶筒(6)内，并通过对胶筒(6) 施加环压实现对部件组合的周向密封。
3.根据权利要求1所述的一种堵漏试验仪，其特征在于，所述的高压泥浆筒(8)是外 径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm，一端设有内台阶(16)的不锈钢钢 管。
4.根据权利要求1或2所述的一种堵漏试验仪，其特征在于，所述的填砂管(10)是外 径为35 40mm，内径为25 35mm，长度为125 130mm，一端设有外台阶(17)，而另一端 设有直径为26 30mm，长度为10 16mm内螺纹丝扣的不锈钢钢管。
5.根据权利要求1或2所述的一种堵漏试验仪，其特征在于，所述的排液管(12)是一 端设有直径为26 30mm、长度为10 16mm的外螺纹丝扣(18)，中间段外径为35 40mm， 长度为18 22mm，另一端为外径为18 22mm，长度为78 84mm的不锈钢圆柱体，其中心 通道直径为5 10mm。
6.根据权利要求1所述的一种堵漏试验仪，其特征在于，所述的模拟漏层(11)的厚度 为 10 40mm。专利摘要一种堵漏试验仪，包括设置在上压头口部的加压接头，上压头的外部设上套筒，上套筒外设上套筒，上压头与高压泥浆筒相连，高压泥浆筒与填沙管相连，填砂管下部与排液筒相连；填砂管通过放入具有不同割缝尺寸的裂缝模拟钢块或不同目数的河沙模拟不同类型的漏失层，在高压泥浆筒内加入试验的泥浆样品；将高压泥浆筒、填沙管和排液筒固定在橡胶筒内；对橡胶筒施加环压后，通过对上压头口部的加压接头施加规定的轴向压力，推动泥浆挤入模拟漏层，通过测定从模拟漏层中漏失的泥浆量及承压强度值，就能够测定出泥浆试样的堵漏性能，具有结构简单、成本低廉、操作方便，试验浆体用量小，试验工作时间短的特点。
文档编号E21B33/13GK201654010SQ200920034380
公开日2010年11月24日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者刘刚, 张玉强, 杨振杰, 齐斌 申请人:西安石油大学