一种井壁加固稳定性评价系统的制作方法

本发明涉及实验系统，具体是一种油气井钻探作业研究用的井壁加固稳定性评价系统。

背景技术：

井壁的稳定性问题是油气井钻探作业过程中面临的最为普遍的问题，是导致钻探作业复杂事故发生的最主要因素之一，严重影响着钻探作业的安全性及成本，每年给油气开发造成了数亿美元的经济损失。影响井壁稳定性的因素有很多，其中最为突出的为加固质量和钻井液选择等。因而，如何全面、有效地评价井壁加固质量的稳定性，是指导油气井钻探作业顺利、高效开展的关键技术手段之一。

然而，目前已公开的井壁加固稳定性的评价技术，主要是在井筒内壁进行评价测试的，例如中国专利文献公开的“高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置”（公开号cn103161455，公开日2016年01月06日）、“一种气体钻井井壁稳定性评价实验装置”（公开号cn205532594，公开日2016年08月31日）、“一种泥页岩井壁稳定及完整性可视化评价装置”（公开号cn105804738，公开日2019年04月09日）等。这些评价技术只能实现井壁内静态情况下加压的井壁稳定性评价测试，无法做到井壁内动态情况下加压的井壁稳定性评价测试，也不能模拟地层对加固井壁的反向加压、无法评价井壁加固的反向承压能力，从而不能较全面、有效地评价井壁加固质量的稳定性，依据其评价结果对油气井钻探作业的指导可靠性欠佳。

技术实现要素：

本发明的技术目的在于：针对上述井壁加固稳定性评价技术的特殊性和现有技术的不足，提供一种能够较为全面、可靠地评价井壁加固质量稳定性的评价系统。

本发明的技术目的是通过下述技术方案实现的：一种井壁加固稳定性评价系统，包括井筒装置，所述井筒装置具有能够以填装的钻探地层地质材料构成模拟井壁、并由模拟井壁构成模拟井筒腔的内筒，所述模拟井筒腔用作盛装液体，所述模拟井筒腔上具有井筒腔增压管线、井筒温度检测仪和搅拌器。

作为优选方案之一，所述井筒装置具有处在内筒外部、且与内筒之间组成模拟地层腔的外筒，所述模拟地层腔用作盛装液体和/或固体，所述模拟地层腔上具有地层腔增压管线和地层腔温度检测仪。进一步的，所述地层腔增压管线上连接有地层腔增压检测仪、恒压泵和气源设备。

作为优选方案之一，所述井筒装置具有处在外筒上的、用作对所述模拟地层腔进行加热的加热套，所述加热套上具有加热套温度检测仪。

作为优选方案之一，所述外筒为底端具有底板、顶端以可拆卸组合结构连接外筒盖的筒型结构，所述外筒的底板上具有组装内筒的嵌装凹槽，所述外筒以底板上的嵌装凹槽通过密封垫与内筒套合组装，所述内筒顶端以密封垫密封连接的内筒盖以可拆卸组合结构连接在外筒盖的内孔上。进一步的，所述外筒的底板对应于模拟井筒腔处设置有井筒腔放空通道；和/或，所述外筒的底板对应于模拟地层腔处设置有地层腔放空通道。所述内筒的内筒盖以可拆卸组合结构连接搅拌器的搅拌座，使所述搅拌器以倒挂结构伸入所述内筒上的模拟井筒腔内。

作为优选方案之一，所述搅拌器为磁驱搅拌器。进一步的，所述搅拌器上设置有转数采集仪。

作为优选方案之一，所述内筒主要由内圈网层和外圈网层套装组合而成，所述内圈网层和所述外圈网层之间的夹层结构作为能够填装钻探地层地质材料的模拟井壁容置腔。

作为优选方案之一，所述井筒腔增压管线上连接有井筒腔增压检测仪、恒压泵和气源设备。

本发明的有益技术效果是：

1.本发明的评价系统以取自钻探地层的地质材料作为模拟井壁，并在该模拟井壁所构成的模拟井筒腔内设置了井筒腔增压管线、井筒温度检测仪和搅拌器，其针对性强，从而能够做到井壁内动态情况下加压的井壁稳定性评价测试，其评价测试结果相较现有的评价技术能够较为全面、可靠，有利于可靠地指导油气井钻探作业；

2.本发明的评价系统通过在模拟井壁外部设置模拟地层腔，并在该模拟地层腔内设置地层腔增压管线和地层腔温度检测仪，从而能够有效模拟出地层对加固井壁的反向加压，即有效评价出井壁加固的反向承压能力；可见，本发明的评价系统能够正向和反向的评价井壁加固的稳定性，能最大限度的模拟油气钻探作业的客观环境，其评价测试结果更为全面、可靠；

3.本发明的评价系统通过加热套还能够有效地模拟地层温度，有助于评价测试结果的全面性和可靠性；

4.本发明的成型结构，有利于制造成型，以及方便使用过程中的可操作性；

5.本发明的内筒结构既可以使得模拟井壁稳定、可靠地成型，又能够使得模拟井筒腔内的做功因素和模拟地层腔内的做功因素均能够可靠地作用于模拟井壁，从而较为真实、可靠地获得评价测试结果。

附图说明

图1是本发明的井筒装置的一种结构示意图。

图2是本发明的一种原理示意图。

图中代号含义：1—内筒；2—内圈网层；3—外圈网层；4—模拟井壁容置腔；5—模拟井筒腔；6—密封垫；7—外筒；8—井筒腔放空通道；9—地层腔放空通道；10—模拟地层腔；11—加热套；12—搅拌器；13—外筒盖；14—地层腔增压管线；15—内筒盖；16—井筒腔增压管线；17—搅拌座；18—气源设备；19—计算机；20—井筒腔增压检测仪；21—恒压泵；22—地层腔温度检测仪；23—地层腔增压检测仪；24—加热套温度检测仪；25—井筒腔温度检测仪。

具体实施方式

本发明涉及实验系统，具体是一种油气井钻探作业研究用的井壁加固稳定性评价系统，下面结合说明书附图-即图1和图2对本发明的主体技术内容进行清楚、直观的详细说明。

在此需要特别说明的是，本发明的附图是示意性的，其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。

参见图1和图2所示，本发明包括有井筒装置，该井筒装置具有内筒1和外筒7。

其中，内筒1主要是由内圈网层2和外圈网层3轴向套装（套叠）组合而成，内圈网层2和外圈网层3分别为金属材料成型，内圈网层2和外圈网层3的网格目数应确保夹持的地质材料（即岩层）主体不塌落。内圈网层2的外径小于外圈网层3的内径，轴向套装在一起的内圈网层2和外圈网层3之间构成夹层状的环空结构，该夹层状的环空结构作为能够填装钻探地层地质材料的模拟井壁容置腔4。钻探地层的地质材料填装在内筒1的模拟井壁容置腔4内，构成模拟井壁。

外筒7为底端具有底板、顶端以螺纹的可拆卸组合结构连接外筒盖13的筒型结构，外筒7的内径大于内筒1的外径，外筒7采用金属材料成型。外筒7的底板上具有组装内筒1的嵌装凹槽，外筒7以底板上的嵌装凹槽通过密封垫6与内筒1套合组装（即套叠），即外筒7处在内筒1的外部，二者之间构成夹层状的环空结构，该环空结构作为能够盛装液体（或者固体-例如地质材料；亦或者为液体和固体的混合物；液体用作模拟地层中的液体，固体用作模拟地层中的岩层）的模拟地层腔10。内筒1的顶端以密封垫6密封连接有内筒盖15，该内筒盖15以螺纹的可拆卸组合结构连接在外筒盖13的内孔上。

填装于模拟井壁容置腔4内的地质材料和内筒1在外筒7内共同构成了模拟井筒腔5，该模拟井筒腔5用作盛装液体-例如钻井液。在模拟井筒腔5内布置有井筒腔增压管线16、井筒温度检测仪25和搅拌器12，具体的，井筒腔增压管线16和井筒温度检测仪25分别经由内筒盖15而伸入模拟井筒腔5内，井筒腔增压管线16上连接有井筒腔增压检测仪20、恒压泵21和气源设备18；搅拌器12为磁驱搅拌器，其上设置有转数采集仪，搅拌器12的搅拌座17以螺纹的可拆卸组合结构连接在内筒盖15上，搅拌器12“倒挂”在内筒盖15上并伸入模拟井筒腔5内。

上述模拟地层腔10上具有地层腔增压管线14和地层腔温度检测仪22，地层腔增压管线14和地层腔温度检测仪22分别经由外筒盖13而伸入模拟地层腔10内，地层腔增压管线14上连接有地层腔增压检测仪23、恒压泵21和气源设备18。

上述外筒7的底板对应于模拟井筒腔5处设置有井筒腔放空通道8，该井筒腔放空通道8具有独立的控制阀门。外筒7的底板对应于模拟地层腔10处设置有地层腔放空通道9，该地层腔放空通道9具有独立的控制阀门。

上述外筒7的外壁上设置有加热套11，该加热套11用作对上述外筒7内的模拟地层腔10进行加热。在加热套11上设置有加热套温度检测仪24。

上述模拟井筒腔5内的井筒腔温度检测仪25、模拟地层腔10内的地层腔温度检测仪22、搅拌器12上的转数采集仪、加热套11上的加热套温度检测仪24、地层腔增压管线14上的地层腔增压检测仪23、井筒腔增压管线16上的井筒腔增压检测仪20均与计算机19以信号连接，由计算机19对它们的信号数据进行采集，并按照常规操作加以处理分析。

以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对具体技术方案进行修改，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发明的精神和范围。