一种用于井壁稳定性的测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及油井设备技术领域，特别涉及一种用于井壁稳定性的测试装置。


背景技术：

2.在钻井生产过程中，钻井液在井壁会不断渗透并且会不断冲蚀井壁导致井壁发生变化，影响井壁的稳定性，降低钻井的速度，严重时会出现井壁坍塌、缩径、扩径等现象，甚至导致重大的卡钻事故。因此，在钻井作业中，及时了解钻井过程中钻井液对井壁的影响程度，对预防重大事故的发生，提高钻井生产效率具有很强的现实意义。目前，常常需要借助实验来测定井壁稳定性。
3.经检索，中国专利申请号为cn200420096536.x的专利，公开了一种高温、高压井壁稳定性测试仪，它在井壁外筒内设置井壁内筒，在井壁内筒上、下端处设置有上、下密封盖，在井壁内筒的内壁处放置有模拟人工井壁，在井壁内筒的上方设置有井口上盖，在井壁内筒与井口上盖之间形成一个环流腔；所述的超声波探杆位于井壁内筒的正中心线上，其上端穿过井口上盖与信号采集调节器固定连接；在井壁外筒的筒底设有钻井液循环进口，在井壁外筒上部侧壁设有钻井液循环出口，在钻井液循环进口和出口之间用管路连接有增压泵、钻井液容器、无极变速循环泵，形成钻井液循环连接。上述专利中的高温、高压井壁稳定性测试仪存在以下不足：不能对模拟井壁进行严密性测试，故而会影响井壁稳定性测试期间得到的结果可靠性。为此，提出一种用于井壁稳定性的测试装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种用于井壁稳定性的测试装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
5.本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种用于井壁稳定性的测试装置，包括固定于固定座顶部外壁的支架，所述支架的圆周内壁固定有外筒，外筒的顶端设置有封盖，封盖的底部外壁设置有探测杆；
6.所述外筒的圆周内壁设置有透气内筒，透气内筒的内壁设置有模拟井壁；
7.所述外筒的内壁设置有严密性测试部；
8.所述固定座的顶部外壁设置有测试供液部。
9.在一些实施例中，所述严密性测试部包括设置于透气内筒与外筒之间的增压腔、固定连接于外筒圆周外壁的排气口、可拆卸安装于排气口外壁的气体流量表b、固定于固定座内壁的高压气瓶、固定于高压气瓶输出端和外筒圆周外壁的输气主管、固定于外筒圆周外壁的气压表。
10.在一些实施例中，所述输气主管的一端通过导管分别连接于增压腔的内壁和封盖靠近中心位置的底部外壁，导管的外壁固定连接有控制阀门。
11.在一些实施例中，所述测试供液部包括固定连接于固定座顶部外壁的储液筒、固定连接于固定座底部外壁的循环泵、固定于储液筒顶端与外筒外壁的输液管、固定于储液
筒底端与外筒底端的输料管。
12.在一些实施例中，所述输气主管的圆周外壁和输料管的圆周外壁固定连接有同一个输气分管，输气分管的圆周外壁设置有分管阀门和气体流量表a。
13.在一些实施例中，所述输料管的圆周外壁固定连接有液体流量计和压力表。
14.在一些实施例中，包裹输料管外壁的所述固定座底部外壁固定连接有加热组件，加热组件由加热器和温度计组成。
15.在一些实施例中，所述固定座的顶部外壁固定连接有操控面板。
16.本实用新型实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
17.1、关闭与增压腔连接的导管上的控制阀门，并打开固定于封盖底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶经输气主管向模拟井壁内部空间输送气体，气压表对模拟井壁内部空间压力进行实时检测，到达设定值后传递信号至操控面板，其控制高压气瓶关闭，等待一段时间后，打开排气口，通过气体流量表b检测是否有气体外泄及外泄的流速，进而得到模拟井壁的严密性是否与现实井壁相符合的参数结果，以便减少后期稳定性测量时的偏差，保证测试结果的可靠性。
18.2、稳定性测试期间，打开与增压腔连接的导管上的控制阀门，并关闭固定于封盖底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶经输气主管向增压腔内输送气体，模拟地层对模拟井壁的反向加压，进而评价模拟井壁的反向承压能力，从而得到较全面的井壁稳定性参数。
19.3、启动循环泵经输料管、输液管，完成从储液筒输送钻井液至模拟井壁内的不断循环操作，期间配合探测杆测量出的数据来分析，高温高压下模拟模拟井壁在钻井液循环作用下的冲刷变化及造壁情况。
20.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本实用新型进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
22.图1为本实用新型的俯视结构图；
23.图2为本实用新型的侧视结构图；
24.图3为本实用新型的外筒剖面结构图；
25.图4为本实用新型的电路流程示意图。
26.附图标记：1固定座、2-支架、3-封盖、4-外筒、5-输气主管、6-气体流量表a、7-高压气瓶、8-储液筒、9-操控面板、10-气压表、11
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气体流量表b、12-排气口、13-输液管、14-输气分管、15-加热组件、 16-循环泵、17-液体流量计、18-压力表、19-增压腔、20-透气内筒、 21-模拟井壁、22-探测杆。
具体实施方式
27.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
33.实施例1
34.如图1-4所示，本实用新型实施例提供了一种用于井壁稳定性的测试装置，包括固定于固定座1顶部外壁的支架2，所述支架2的圆周内壁固定有外筒4，外筒4的顶端设置有封盖3，封盖3的底部外壁设置有用于检测井壁稳定性的探测杆22；所述外筒4的圆周内壁设置有透气内筒20，保证测量渗透条件的同时，起到过滤作用，透气内筒20的内壁放置有模拟井壁21；打开封盖3将模拟井壁21放置于内筒20内，然后闭合封盖3使得外筒4闭合，同时对模拟井壁 21顶端进行封口，此时探测杆22处于模拟井壁21的内部空间。
35.在一个实施例中，所述固定座1的顶部外壁通过螺栓固定有用于设定测试环境参数的操控面板9，探测杆22与操控面板9通信连接。
36.所述外筒4的内壁设置有严密性测试部，严密性测试部包括开设于透气内筒20与外筒4之间的增压腔19、通过螺栓固定于外筒4圆周外壁的排气口12、可拆卸安装于排气口12外壁的气体流量表b11、固定于固定座1内壁的高压气瓶7、固定于高压气瓶7输出端和外筒 4圆周外壁的输气主管5、固定于外筒4圆周外壁的气压表10，高压气瓶7的开关控制端与
操控面板9电性连接，气压表10与信号输出端与操控面板9电性连接；
37.进一步的，所述输气主管5的一端通过导管分别连接于增压腔 19的内壁和封盖3靠近中心位置的底部外壁，导管的外壁通过螺栓固定有控制阀门；
38.关闭与增压腔19连接的导管上的控制阀门，并打开固定于封盖 3底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶7经输气主管5向模拟井壁21内部空间输送气体，气压表10对模拟井壁21内部空间压力进行实时检测，到达设定值后传递信号至操控面板9，其控制高压气瓶7关闭，等待一段时间后，打开排气口12，通过气体流量表 b11检测是否有气体外泄及外泄的流速，进而得到模拟井壁21的严密性是否与现实井壁相符合的参数结果，以便减少后期稳定性测量时的偏差，保证测试结果的可靠性。
39.稳定性测试期间，打开与增压腔19连接的导管上的控制阀门，并关闭固定于封盖3底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶 7经输气主管5向增压腔19内输送气体，模拟地层对模拟井壁21的反向加压，进而评价模拟井壁21的反向承压能力，从而得到较全面的井壁稳定性参数。
40.在一个实施例中，所述固定座1的顶部外壁设置有测试供液部，测试供液部包括通过螺栓固定于固定座1顶部外壁的储液筒8、通过螺栓固定于固定座1底部外壁的循环泵16、固定于储液筒8顶端与外筒4外壁的输液管13、固定于储液筒8底端与外筒4底端的输料管，且循环泵16的输出端和输入端均与输料管相连接；启动循环泵 16经输料管、输液管13，完成从储液筒8输送钻井液至模拟井壁21 内的不断循环操作，期间配合探测杆22测量出的数据来分析模拟模拟井壁21在钻井液循环作用下的冲刷变化及造壁情况。
41.进一步的，所述输气主管5的圆周外壁和输料管的圆周外壁固定连接有同一个输气分管14，输气分管14的圆周外壁设置有分管阀门和气体流量表a6；
42.进一步的，所述输料管的圆周外壁通过螺栓固定有用于计量钻井液使用量的液体流量计17和测试环境的压力表18，气体流量表a6、液体流量计17和压力表18与操控面板9电性连接；打开分管阀门经输气主管5、输气分管14、输料管向测试环境增加压力，进而模拟高压环境下对井壁的冲刷影响。
43.本实用新型在工作时，打开封盖3将模拟井壁21放置于内筒20 内，然后闭合封盖3使得外筒4闭合，同时对模拟井壁21顶端进行封口，此时探测杆22处于模拟井壁21的内部空间。
44.首先，关闭与增压腔19连接的导管上的控制阀门，并打开固定于封盖3底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶7经输气主管5向模拟井壁21内部空间输送气体，气压表10对模拟井壁21内部空间压力进行实时检测，到达设定值后传递信号至操控面板9，其控制高压气瓶7关闭，等待一段时间后，打开排气口12，通过气体流量表b11检测是否有气体外泄及外泄的流速，进而得到模拟井壁 21的严密性是否与现实井壁相符合的参数结果，若不符合需更换模拟井壁21，若符合则进入稳定性测试。
45.稳定性测试期间，打开与增压腔19连接的导管上的控制阀门，并关闭固定于封盖3底部外壁导管上的控制阀门，然后打开高压气瓶 7经输气主管5向增压腔19内输送气体，模拟地层对模拟井壁21的反向加压；同时，启动循环泵16经输料管、输液管13，完成从储液筒8输送钻井液至模拟井壁21内的不断循环操作，期间配合输气分管14、探测杆22等，根据测量数据来分析模拟模拟井壁21在钻井液循环作用下的冲刷变化及造壁情况。
46.实施例2
47.一种用于井壁稳定性的测试装置，如图2和图4所示，为了模拟高温环境下井壁的稳定性；本实施例在实施例1的基础上做出以下改进：包裹输料管外壁的所述固定座1底部外壁通过螺栓固定有加热组件15，加热组件15与操控面板9电性连接，加热组件15由加热器和温度计组成；通过调整加热组件15的使用参数，进而对进入输料管的钻井液进行温度控制，进而模拟高温环境下对井壁的冲刷影响。
48.本实用新型在工作时，通过调整加热组件15的使用参数，进而对进入输料管的钻井液进行温度控制，进而模拟高温环境下对井壁的冲刷影响。
49.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。