一种快速冷却的井下工具模拟试验井的制作方法

本实用新型涉及井下模拟设备技术领域，更具体的是涉及一种快速冷却的井下工具模拟试验井。

背景技术：

随着国内钻井装备和工艺技术水平的提高，油气井深度逐步加深，对井下工具耐高温高压的性能指标要求亦不断提高。因此在研制和改进耐高温高压井下工具产品过程中，需要具备可靠的中间试验手段，以尽可能避免因井下工具使用问题而造成的经济损失。目前国内已有的模拟试验井通常采用加热系统对导热油进行直接加热然后输送至模拟实验井的加热套管中，以实现模拟实验井中的高温环境。但是目前的加热系统中没有相应的冷却系统，在试验结束后，只能依靠关闭加热开关，管线继续循环，通过试验井和循环管线的热散失来降温。这种模拟实验井目前主要存在的问题是仅通过自然的热散失来降温，不可快速冷却，从而延长了试验时间；另外，导热油在高温条件下会逐渐碳化，高温使用的时间越长，碳化程度越严重，缩短了导热介质(导热油)的使用时间，造成试验成本的增加；除此之外，导热油需要长时间的冷却才能进行后续的工作，而拆卸过程中需要人力进行拆卸，在拆卸的过程中会给试验人员带来一定的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种快速冷却的井下工具模拟试验井，以解决目前井下模拟实验井冷却速度慢、冷却时间长而导致的导热介质使用时间缩短、试验成本增加以及具有一定的安全隐患的问题，从而提高讲下模拟实验井的冷却速度，以保证导热介质的使用时间和降低试验成本。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种快速冷却的井下工具模拟试验井，包括沿竖直方向设置的实验井本体、加热系统以及装有导热油的冷却箱，实验井本体呈管状结构且其底端为封闭端，实验井本体的外部套设有加热套管，加热套管的底端封闭，且加热套管的侧壁与实验井本体的侧壁之间、加热套管的底端与实验井本体的底端之间均设有间距，使得加热套管与实验井本的之间形成用于填充导热介质的空腔；空腔与加热系统通过循环管路连通，循环管路包括进油管和回油管，进油管或回油管上连通有第一管道和第二管道，第一管道与冷却箱的进料口连通，第二管道与冷却箱的出料口连通，第一管道上设有第一阀门，进油管或回油管位于第一管道和第二管道之间的管道设有第二阀门。

本实用新型较佳的实施例中，冷却箱的内部竖直设有隔板，隔板将冷却箱的内部分隔为仅有底部连通的进料腔和出料腔，进料口位于与进料腔相对应的冷却箱的顶板上，出料口位于与出料腔相对应的冷却箱的顶板上。采用隔板将冷却箱内部分为进料腔和出料腔，由于冷却箱中装满了预先放置的导热油，当温度较高的导热油通过进料口进入进料腔时会作用于原本预存的温度较低的导热油，温度较低的导热油由出料口排出进入循环管路中，从而加速实验井本体的冷却。

本实用新型较佳的实施例中，实验井本体与加热套管同轴设置。采用同轴设置的方式可使实验井本体的外壁与加热套管侧壁之间的间距保持一致，使得实验井本体的外壁各个位置导热油的量保持一致，从而保证实验井本体各个位置吸收到的热量保持一致，使实验井内部的高温环境处于较为稳定的状态。

本实用新型较佳的实施例中，加热系统包括储油罐、循环泵、电加热炉，循环泵的进料口与回油管，循环泵与电加热炉通过管道连接，电解热炉的出料口与进油管连接，储油罐与回油管通过加油管连接。

本实用新型较佳的实施例中，储油罐与进油管之间还连接有排气管。导热油在加热过程中，会将其中的气体、水蒸气和轻组分进行分离，这些组分的存在会导致加热系统的压力不稳,出现管路震动的问题。此处通过设置排气管可便于将以上这些组分进行排除，但是在排气过程中由于压差的存在会有部分的导热油随气体和轻组分一并排出，而排气管与储油罐连接，可回收排气管排出的导热油，以达到节约资源的目的。

本实用新型较佳的实施例中，回油管与外部的排污管通过管道连通，且回油管与排污管之间设有用于排污的控制阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的一种快速冷却的井下工具模拟试验井在加热系统的循环管路中设置冷却箱以及相应的阀门，当加热系统在正常的加热状态中，第一阀门关闭，第二阀门开启，此时导热油可在加热系统和空腔中正常循环；当需要对循环管路中的导热油进行加速冷却时，关闭电加热炉，然后关闭第二阀门，开启第一阀门，此时进油管或回油管中的温度较高的加热油通过第一管道进入冷却箱中，而冷却箱中原有的温度较低的导热油在外部压力的作用下通过第二管道进入相应的进油管或回油管中，再进入空腔中，以此来加速实验井的冷却速度，减少冷却所需时间，同时亦减少了导热油处在高温状态下的时间，延长导热油的使用时间，从而达到减少试验成本的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本使用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型提供的一种快速冷却的井下工具模拟试验井的示意图；

图2是本实用新型提供的加热系统的示意图；

图3是本实用新型提供的冷却箱的剖视图。

附图标记：1-实验井本体，2-加热系统，3-回油管，4-进油管，5-加热套管，6-空腔，7-冷却箱，21-循环泵，22-电加热炉，23-储油罐，24-排污管，25-加油管，26-排气管，70a-进料腔，70b-出料腔，71-隔板，73-第一管道，75-第二管道，731-第一阀门，751-第二阀门，700a-进料口，700b-出料口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

请参照图1，本实施例提供一种快速冷却的井下工具模拟试验井，其主要包括沿竖直方向设置的实验井本体1、加热系统2以及装有导热油的冷却箱7。

其中，实验井本体1呈管状结构且其底端为封闭端。本实施例中实验井本体1固定于地坑中，而实验井本体1的一部分伸入地坑中，一部分在地表处露出，以便进行相应的实验。实验井本体1位于地坑中的外部套设有加热套管5，加热套管5的底端封闭，且加热套管5的侧壁与实验井本体1的侧壁之间、加热套管5的底端与实验井本体1的底端之间均设有间距，使得加热套管5与实验井本的之间形成用于填充导热介质的空腔6，此处的导热介质为导热油。

空腔6与加热系统2通过循环管路连通，循环管路包括进油管4和回油管3。具体地，请参照图2，加热外套底部的封闭端开设有用于导热油流入空腔6的进口，加热外套上部的侧壁上开设有用于导热油流出空腔6的出口，其中进油管4的一端与进口连接，回油管3的一端与出口连接。其中，加热系统2包括储油罐23、循环泵21、电加热炉22，循环泵21的进料口700a与回油管3的另一端，循环泵21与电加热炉22通过管道连接，电解热炉的出料口700b与进油管4的另一端连接，储油罐23与回油管3通过加油管26连接。储油罐23中装有一定量的导热油，当循环管路和空腔6中的导热油的量不足时，储油罐23通过加油管26补充导热油。具体地，在加热过程中，加热系统2利用循环泵21将循环管路和空腔6中的导热油进行液相循环，从而将导热油的热量传递至实验井本体1中，导热油中的热量被实验井本体1吸收后，重新通过循环泵21，回到电加热炉22中进行加热，再传递给实验井本体1，如此周而复始，实现热量的连续传递，保证实验井本体1处于稳定的高温环境，以实现模拟井下高温环境的目的。

请结合图1和图3，进油管4上连通有第一管道73和第二管道75，第一管道73与冷却箱7的进料口700a连通，第二管道75与冷却箱7的出料口700b连通，第一管道73上设有第一阀门731，进油管4位于第一管道73和第二管道75之间的管道设有第二阀门751。当加热系统2在正常的加热状态中，第一阀门731关闭，第二阀门751开启，此时导热油可在加热系统2和空腔6中正常循环；当需要对循环管路中的导热油进行加速冷却时，关闭电加热炉22，然后关闭第二阀门751，开启第一阀门731，此时进油管4或回油管3中的温度较高的加热油通过第一管道73进入冷却箱7中，而冷却箱7中原有的温度较低的导热油在外部压力的作用下通过第二管道75进入相应的进油管4或回油管3中，再进入空腔6中，以此来加速实验井的冷却速度，减少冷却所需时间，同时亦减少了导热油处在高温状态下的时间，延长导热油的使用时间，从而达到减少试验成本的目的。此处需要说明的是，上述的第一管道73、第二管道75、第一阀门731、第一阀门731以及冷却箱7亦可按照导热油的流动方向设置在回油管3处，其工作原理同上。除此之外，上述的第一阀门731和第二阀门751均为开关阀，可根据具体情况选用为手动开关阀或电磁开关阀。

进一步地，冷却箱7的内部竖直设有隔板71，隔板71将冷却箱7的内部分隔为仅有底部连通的进料腔70a和出料腔70b，进料口700a位于与进料腔70a相对应的冷却箱7的顶板上，出料口700b位于与出料腔70b相对应的冷却箱7的顶板上。采用隔板71将冷却箱7内部分为进料腔70a和出料腔70b，由于冷却箱7中装满了预先放置的导热油，当温度较高的导热油通过进料口700a进入进料腔70a时会作用于原本预存的温度较低的导热油，温度较低的导热油由出料口700b排出进入循环管路中，从而加速实验井本体1的冷却。

较佳地，实验井本体1与加热套管5同轴设置。采用同轴设置的方式可使实验井本体1的外壁与加热套管5侧壁之间的间距保持一致，使得实验井本体1的外壁各个位置导热油的量保持一致，从而保证实验井本体1各个位置吸收到的热量保持一致，使实验井内部的高温环境处于较为稳定的状态。

进一步地，储油罐23与进油管4之间还连接有排气管26。导热油在加热过程中，会将其中的气体、水蒸气和轻组分进行分离，这些组分的存在会导致加热系统2的压力不稳,出现管路震动的问题。此处通过设置排气管26可便于将以上这些组分进行排除，但是在排气过程中由于压差的存在会有部分的导热油随气体和轻组分一并排出，而排气管26与储油罐23连接，可回收排气管26排出的导热油，以达到节约资源的目的。

更进一步地，回油管3与外部的排污管24通过管道连通，且回油管3与排污管24之间设有用于排污的控制阀。在温度过高的情况下，管路内的导热油会加速裂解，从而出现局部碳化的问题，回油管3与排污管24连接便于循环管路的清洗。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。