本实用新型涉及固井工程技术领域的一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置。
背景技术：
固井作业是指由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上返至一定高度，水泥浆随时间的流逝变成水泥石将井壁与套管固结起来。在进行固井等待水泥浆凝固过程中，水泥浆会产生失重，失重是影响油气井固井质量的主要因素之一。固井等待水泥浆凝固的过程中，水泥浆水化速率加快，静胶凝强度增加，同时不断释放出自由水，进而使井筒内的液柱压力降低；若液柱压力比地层压力低，则会产生油气水侵入环空并形成窜槽，严重时还会产生井控事故；若液柱压力比地层压力高，则会产生固井液漏失的情况。因此在实际的固井过程中液柱压力与地层压力之间的压力平衡控制是整个固井的关键所在，对于液柱压力和地层压力之间的关系有必要进行研究。若能发明一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置对固井过程中液柱压力和地层压力之间的关系进行实验研究，这将对提高固井质量，解决固井难题具有重要意义。
技术实现要素：
本实用新型目的是：提供了一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置，主要由电磁式空气泵、气体流量计、气体进口、液体混合物进口、球阀A、液体流量计A、水泵A、原油贮罐、贮水罐、水泵B、液体流量计B、球阀B、钻头、高速摄像机、计算机监测系统、外管、内管、混合物出口、压力传感器、内外管接头、水泥浆进口、球阀C、液体流量计C、水泵C、水泥浆贮罐和废液贮罐组成。原油贮罐与水泵A、液体流量计A、球阀A串联后，与贮水罐、水泵B、液体流量计B、球阀B连成的线路并联；电磁式空气泵与气体流量计、球阀、气体进口相连；水泥浆贮罐与水泵C、液体流量计C、球阀C和水泥浆进口相连，混合物出口与球阀、废液贮罐相连。外管采用透明PC材料制作而成，承压2MPa，在外管的左上和左下部分别设有一个压力传感器，其与计算机监测系统相连；内管采用蓝色PC材料制作而成，承压2MPa。内外管接头采用可开式设计，可通过打开内外管接头更换不同外管、内管直径进行实验，混合物出口直径为水泥浆进口的1.2倍，气体进口直径是液体混合物进口的0.5倍；水泥浆进口直径与液体混合物进口直径相同。液体流量计A、液体流量计B和液体流量计C为相同规格的液体流量计，水泵A、水泵B和水泵C为相同规格的水泵，整个实验模拟过程中所用的球阀都为相同规格的球阀。水泥浆贮罐内的水泥浆模拟实际工况下固井用的水泥浆，贮水罐内的水模拟实际工况下储层内的水，原油贮罐内的原油模拟实际工况下储层内的原油，电磁式空气泵产生的气体模拟实际工况下储层内的气体，钻头模拟实际工况下的钻头，外管模拟实际工况下的套管，内管模拟实际工况下的钻杆。
本实用新型的优点：模拟效果好，能真实的模拟固井过程中油气水侵对固井质量的影响规律。
附图说明
图1是本实用新型一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置的结构示意图。
图2是图1在进行模拟油气水侵出现临界状态时流体在井筒内的流动示意图。
图中：1.电磁式空气泵，2.气体流量计，3.气体进口，4.液体混合物进口，5.球阀A，6.液体流量计A，7.水泵A，8.原油贮罐，9.贮水罐，10.水泵B，11.液体流量计B，12.球阀B，13.钻头，14.高速摄像机，15.计算机监测系统，16.外管，17.内管，18.混合物出口，19.压力传感器，20.内外管接头，21.水泥浆进口，22.球阀C，23.液体流量计C，24.水泵C，25.水泥浆贮罐，26.废液贮罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种模拟固井中油气水侵对固井质量影响的实验装置，主要由电磁式空气泵1、气体流量计2、气体进口3、液体混合物进口4、球阀A5、液体流量计A6、水泵A7、原油贮罐8、贮水罐9、水泵B10、液体流量计B11、球阀B12、钻头13、高速摄像机14、计算机监测系统15、外管16、内管17、混合物出口18、压力传感器19、内外管接头20、水泥浆进口21、球阀C22、液体流量计C23、水泵C24、水泥浆贮罐25和废液贮罐26组成。原油贮罐8与水泵A7、液体流量计A6、球阀A5串联后，与贮水罐9、水泵B10、液体流量计B11、球阀B12连成的线路并联；电磁式空气泵1与气体流量计2、球阀、气体进口3相连；水泥浆贮罐25与水泵C24、液体流量计C23、球阀C22和水泥浆进口21相连，混合物出口18与球阀、废液贮罐26相连。
如图1、图2所示，具体模拟过程为：首先打开水泵C24、球阀C22，使水泥浆贮罐25内的水泥浆通过水泵C24，液体流量计C23计量后从水泥浆进口21进入内管17内部，水泥浆在内管17内部从上往下流动，最终从钻头13流出，水泥浆在外管16、内管17之间的环空中从下往上流动。当混合物出口18有水泥浆流出时，马上依次打开水泵B10、球阀B12、水泵A7、球阀A5、电磁式空气泵1、与气体进口3相连的球阀，并依次控制球阀B12、球阀A5、与气体进口3相连的球阀的开度，使液体流量计B11内显示的流量为0.1m3/h，液体流量计A6内显示的流量为0.9m3/h，气体流量计2内显示的流量为0.05m3/h，使油水比为9：1。接着调节水泵C24的排量，使油气水刚好能进入外管16内部但又无法继续往上流动的油气水侵临界状态，通过计算机监测系统15记录此时的压力。接着使气体流量计2内显示的气体流量不变，调节球阀B12和球阀A5，使液体流量计B11内显示的流量为0.2m3/h，液体流量计A6内显示的流量为0.8m3/h，油水比为8：2进行重复上述实验，找到油气水侵临界状态，并记录此时的压力及实验现象。接着依次按照油水比为7：3，6：4，5：5进行重复上述实验，找到油气水侵临界状态及对应的实验现象，实验结束后对数据进行处理，绘制出不同油水比与油气水侵临界压力之间的关系曲线。整个实验过程中通过高速摄像机14记录了实验过程中的实验现象，其油气水侵不同油水比与油气水侵临界压力之间的关系曲线将为现场进行固井作业提供具体的指导意义，即整个模拟过程结束。