一种模拟下套管过程测试波动压力的实验装置

1.本实用新型涉及石油与天然气勘探开发领域油气井固井过程中模拟下套管的实验装置，具体地，涉及一种模拟下套管测试波动压力的实验装置。


背景技术：

2.下套管是油气井固井过程的重要环节，有利于保护井眼、分隔地层、提供油气通道，以及方便后续操作。在下套管过程中，井筒会产生波动压力，波动压力过大会压漏地层还会对储层造成影响。下套管过程波动压力的准确预测能够为井控、控压固井及后续固井作业优化设计提供数据支撑。
3.对于下套管过程波动压力的预测来源与理论计算模型，但大多数计算模型没有与实验测试及现场测试结果进行对比，无法保证其计算精度。波动压力的室内及现场测试对于波动压力的准确预测仍具有重要的指导作用，现阶段，测试波动压力的室内实验装置较少有针对下套管过程进行设计，并缺少同时考虑泥浆静切力、管柱惯性力及泥浆粘滞力影响波动压力的实验装置。因此，需要一种操作简便、测试结果准确，能够针对下套管过程测试波动压力的实验装置，以满足目前相关实验测试的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种模拟下套管过程测试波动压力的实验装置，可以考虑泥浆静切力、管柱惯性力及泥浆粘滞力对波动压力的影响程度。
5.本实用新型采用如下技术方案：
6.一种模拟下套管过程测试波动压力的实验装置，包括泥浆泵、水箱、进口阀门、出口阀门、运动内管、模拟扶正器、固定外管、排放阀、压力传感器、电动马达、马达控制器、计算机。
7.所述固定外管的顶部与泥浆循环管ⅰ一端相连，泥浆循环管ⅰ的管路上安装有出口阀门，泥浆循环管ⅰ的另一端与泥浆泵的出口相连。
8.所述固定外管的底部与泥浆循环管ⅱ一端相连，泥浆循环管ⅱ管路上安装有进口阀门，泥浆循环管ⅱ的出口与水箱的入口相连，水箱的出口管与泥浆泵的进口相连。泥浆循环管路上设置的出口阀门、水箱、泥浆泵、进口阀门，用于在模拟下套管钱充分循环泥浆减少静切力对波动压力的影响，并与没有进行循环过程的测试结果进行对比。
9.所述运动内管上设有所述模拟扶正器，所述模拟扶正器用于模拟窄环空间隙中空放扶正器对于波动压力的影响；所述固定外管的底部和中部位置均设置有压力传感器，运动内管的底部位置也设置有压力传感器，所有压力传感器均向计算机实现信号传输。所述计算机用于实时记录压力传感器的数据，可以得到不同下套管条件下的波动压力，用于控制运动内管的下放速度。
10.计算机与马达控制器信号连接，马达控制器与电动马达信号连接，计算机通过上
部固定的所述电动马达，控制运动内管在固定外管内运动来模拟下套管过程。
11.进一步的技术方案是，所述固定外管为透明的有机玻璃，用于模拟井筒。
12.进一步的技术方案是，所述运动内管为中空堵口钢管，用于模拟套管。
13.进一步的技术方案是，所述固定外管底部安装有排放管，排放管上安装有排放阀。
14.本实用新型的有益效果：
15.1.能够对比充分循环泥浆和未循环泥浆两种条件下的下套管波动压力，进一步分析泥浆静切力对下套管产生波动压力的影响程度。
16.2.在运动内管上设有模拟扶正器，能够更好地模拟下套管真实情况，以及可设置不同数量扶正器以分析扶正器数量对波动压力的影响程度。
17.3.在运动内管底部、固定外管底部及中部设置压力传感器，有利于下套管过程波动压力的精确测量，尽量减少实验误差。
附图说明
18.图1为本实用新型的实验装置结构示意图；
19.图中：1
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泥浆泵、2
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水箱、3
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进口阀门、4
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出口阀门、5
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运动内管、6
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模拟扶正器、7
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固定外管、8
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排放阀、9
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压力传感器、10
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电动马达、11
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马达控制器、12
‑
计算机。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.实施例1.
22.如图1所示，本实用新型的一种模拟下套管过程测试波动压力的实验装置，包括泥浆泵1，水箱2，进口阀门3，出口阀门4，运动内管5，运动内管5，模拟扶正器6，固定外管7，排放阀8，压力传感器9，电动马达10，马达控制器 11，计算机12。
23.所述泥浆泵1、水箱2、进口阀门3、出口阀门4设置在泥浆循环管线上，进口阀门3连接在所述固定外管7底部的泥浆循环管ⅱ管路上，泥浆循环管ⅱ的出口与水箱2的入口相连，水箱2的出口管连接泥浆泵1的进口，泥浆泵1 的出口与泥浆循环管ⅰ的进口相连，出口阀门4连接在所述固定外管7顶部的泥浆循环管ⅰ上，排放阀8安装在所述固定外管7底部的排放管上，所述运动内管5上设有所述模拟扶正器6，运动内管5并通过上部固定的所述电动马达 10控制运动内管5在固定外管7内运动来模拟下套管过程；所述固定外管7的底部和中部位置均设置有压力传感器9，运动内管5的底部位置也设置有压力传感器9，所述计算机12主要实现两个功能，设定内管5运动速度，将指令传给马达控制器11，由马达控制器11控制电动马达10从而控制运动内管5的速度，以及记录压力传感器9的测量数据。
24.根据上述描述，本模拟下套管过程测试波动压力的实验装置的工作步骤为：
25.(1).制备试验泥浆，根据预先设定的试验泥浆性能进行配置，然后测试其流变参数，最后将配置后的泥浆放置在水箱2中准备进行试验；
26.(2).将运动内管5提升到最高处，然后打开出口阀门4、泥浆泵1将试验泥浆泵固定
外管7中，静置几分钟，再在计算机12上设定运动内管5的运动速度，将运动内管5按设定速度下放，进入泥浆液面后开始测量并记录波动压力数据，直至下放到最低处；
27.(3).将下放到底部的运动内管5提升到最高处，再次打开出口阀门4、泥浆泵1及进口阀门3将固定外管内的试验泥浆进行循环，充分循环后，保持其他试验条件不变再次下放内管5，测量并记录循环泥浆后的波动压力；
28.(4)可重复以上两组对比试验，然后将计算机12中记录结果进行分析；
29.(5)试验结束后，打开排放阀8，回收试验泥浆进行集中处理，并清洗实验装置。
30.实施例二：
31.如图1所示，本实施例与实施例一的实验装置结构相同，不同点在于设置的试验变量不同。其具体实验步骤为：
32.(1)制备试验泥浆，根据预先设定的试验泥浆性能进行配置，然后测试其流变参数，最后将配置好的泥浆放置在水箱2中准备进行试验；
33.(2)将运动内管5提升到最高处，然后打开出口阀门4、泥浆泵1及进口阀门3将试验泥浆进行循环，充分循环后，再在计算机12上设定运动内管5的运动速度，将运动内管5按设定速度下放，进入泥浆液面后开始测量并记录波动压力数据，直至下放到最低处，可在相同条件下重复试验；
34.(3)改变运动内管5上的模拟扶正器6的数量，维持上述试验步骤其他条件不变，重复上述操作并测量记录波动压力数据；
35.(4)将计算机12中记录的两组试验结果进行分析，对比两组试验的影响程度；
36.(5)试验结束后，打开排放阀8，回收试验泥浆进行集中处理，并清洗实验装置。
37.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。