一种水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置的制作方法

本实用新型涉及水平井油气开采领域，具体涉及一种水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置。

背景技术：

目前，水平井砾石充填物理模拟实验装置的井筒都是采用有机玻璃加工制成，由于有机玻璃材料的局限性，导致井筒承压受到了很大限制，在模拟水平井砾石充填的实验过程中，砾石在模拟井筒内的沉积和运移主要分为α波充填和β波充填两个阶段。在β波充填阶段快要结束时，若不能及时停止砾石充填，将会导致井筒破裂，致使模拟实验失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置，解决在不改变实验装置材料的基础上，对井筒进行有效保护的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置，包括与井筒相连的充填保护装置，所述充填保护装置内设有相互连通的丢球充填通道和尾部充填通道，所述尾部充填通道与井筒相连通，所述丢球充填通道的上侧连通有井筒丢球通道，有丢球沿井筒丢球通道掉落到丢球充填通道内，并沿丢球充填通道滑动至尾部充填通道的进料端，所述丢球的直径大于所述尾部充填通道的孔径。

进一步的技术方案是，所述丢球充填通道的下侧在靠近尾部充填通道的位置竖向连通有丢球取出通道，所述丢球取出通道内可拆卸的设有封堵件。

更进一步的技术方案是，所述丢球取出通道的内壁设有内螺纹，所述封堵件为螺栓，所述螺栓螺纹连接在丢球取出通道内。

更进一步的技术方案是，所述充填保护装置内还设有滑板通道，所述滑板通道位于丢球充填通道和尾部充填通道的上侧，并且所述滑板通道与井筒相连通，所述井筒内设有竖板，所述滑板通道内滑动连接有滑板，所述滑板的一端穿出滑板通道并与竖板的下端相连，所述滑板上竖向设有丢球孔，所述丢球孔的孔径与所述井筒丢球通道的孔径相适配，所述丢球孔与滑板的另一端之间的区域形成丢球放置区，所述丢球设置在滑板的丢球放置区内。

更进一步的技术方案是，所述滑板的丢球放置区上设有复位孔，所述复位孔设置为两个以上，并在丢球放置区内沿滑板的长度方向均匀设置。

更进一步的技术方案是，所述丢球充填通道包括相连通的圆台通道段和圆柱通道段，所述圆台通道段和圆柱通道段沿充填料方向依次设置，并且所述圆台通道段的内径沿充填料方向逐渐增大，所述井筒丢球通道与圆台通道段的上侧连通。

更进一步的技术方案是，所述充填保护装置内还设有头部充填通道，所述头部充填通道的一端在充填保护装置的一端形成充填进料口，所述头部充填通道的另一端与所述丢球充填通道相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过设置充填保护装置对井筒进行保护，在充填保护装置内设置丢球充填通道和尾部充填通道，使尾部填充通道与井筒连通，便可通过丢球充填通道和尾部充填通道对井筒进行砾石充填，在充填保护装置内设置与丢球充填通道连通的井筒丢球通道，通过将丢球放入井筒丢球通道内，丢球在重力的作用下将沿井筒丢球通道掉落，并掉落至丢球充填通道内，丢球进一步将在丢球充填通道内沿充填方向运动，丢球运动至尾部充填通道时，由于丢球的直径大于尾部充填通道的孔径，丢球便可将尾部充填通道封堵，完成井筒保护。在有机玻璃井筒承压较小的情况下，保证了水平井砾石充填物理模拟实验过程中井筒的安全性，降低了水平井砾石充填模拟实验失败的可能性；在不改变常规作业的条件下，该井筒保护装置的拆卸、安装过程不需要拆卸井筒内的筛管和冲管，操作简单易行、施工效率高；在充填结束后，清洗井筒时可打开螺栓清洗该井筒保护装置的充填通道，并将丢球取出，就可进行该井筒保护装置的循环使用。

附图说明

图1为本实用新型水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置的剖视图。

图2为本实用新型水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置的俯视图。

图3为本实用新型水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置的左视图。

图4为本实用新型中滑板的俯视图。

图5为本实用新型中砾石填充过程的模拟图。

图标：1-井筒，2-充填保护装置，3-丢球充填通道，4-尾部充填通道，5-井筒丢球通道，6-丢球，7-丢球取出通道，8-封堵件，9-滑板通道，10-竖板，11-滑板，12-丢球孔，13-丢球放置区，14-复位孔，15-圆台通道段，16-圆柱通道段，17-头部充填通道，18-充填进料口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

图1-5示出了本实用新型水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置的一个较佳实施例，在本实施例中，水平井砾石充填物理模拟井筒保护装置包括与井筒1相连的充填保护装置2，在充填保护装置2内横向设置有丢球充填通道3和尾部充填通道4，其中，丢球充填通道3和尾部充填通道4，在充填保护装置2内沿充填料的运输方向依次连通，并使尾部充填通道4与井筒1相连通，在丢球充填通道3的上侧竖向设置与丢球充填通道3连通的井筒丢球通道5，井筒丢球通道5的上端在充填保护装置2的上侧形成进球孔，有丢球6沿井筒丢球通道5掉落到丢球充填通道3内，并沿丢球充填通道3滑动至尾部充填通道4的进料端，其中丢球6的直径大于尾部充填通道4的孔径。

在进行砾石充填时，砾石沿丢球充填通道3和尾部充填通道4运输并充填至井筒1内，如图5所示，水平井砾石充填先是充填方向与砾石流动方向相同的α波充填，当α波充填结束时，砾石会在井筒1趾部沉积，然后开始β波充填，当砾石充填到跟部时，充填结束。当β波充填结束时，通过将丢球6放入井筒丢球通道5内，丢球6在重力的作用下将沿井筒丢球通道5掉落，并掉落至丢球充填通道3内，丢球6进一步将在丢球充填通道3内沿充填方向运动，丢球6运动至尾部充填通道4时，由于丢球6的直径大于尾部充填通道4的孔径，丢球6便可将尾部充填通道4封堵，完成井筒1保护。在有机玻璃井筒1承压较小的情况下，保证了水平井砾石充填物理模拟实验过程中井筒1的安全性，降低了水平井砾石充填模拟实验失败的可能性；在不改变常规作业的条件下，该井筒1保护装置的拆卸、安装过程不需要拆卸井筒1内的筛管和冲管，操作简单易行、施工效率高；在充填结束后，清洗井筒1时可打开螺栓清洗该井筒1保护装置的充填通道，并将丢球6取出，就可进行该井筒1保护装置的循环使用。

在丢球充填通道3的下侧内竖向设置有与丢球充填通道3相连通的丢球取出通道7，丢球取出通道7在丢球充填通道3设置在靠近尾部充填通道4的位置，在丢球取出通道7内可拆卸的设置有封堵件8，在充填砾石时，封堵件8将丢球取出通道7封堵，进而实现充填的持续进行，在充填结束后，在丢球6放下时，丢球6将位于封堵件8上端，同时，丢球6也可将尾部充填通道4封堵，完成井筒1保护，在模拟实验完成后，将封堵件8取出，便可使丢球6沿丢球取出通道7掉落出来，再对装置和丢球6进行清洗后，便可实现本装置的重复循环使用。

具体的，封堵件8为螺栓，在丢球取出通道7的内壁设有内螺纹，螺栓螺纹连接在丢球取出通道7内，进而很好的实现封堵件8与丢球取出通道7之间的可拆卸连接；在本实用新型的其他实施方式中，封堵件8还可以使弹性材料制成的圆柱体，将弹性圆柱体塞进丢球取出通道7内，通过自身的弹性实现封堵件8和丢球取出通道7之间的可拆卸连接。

在充填保护装置2内还设有滑板通道9，滑板通道9位于丢球充填通道3和尾部充填通道4的上侧，并且滑板通道9与井筒1相连通，井筒1内设有竖板10，滑板通道9内滑动连接有滑板11，滑板11的一端穿出滑板通道9并与竖板10的下端相连，滑板11上竖向设有丢球6孔，丢球6孔的孔径与井筒丢球通道5的孔径相适配，丢球6孔与滑板11的另一端之间的区域形成丢球放置区13，丢球6设置在滑板11的丢球放置区13内。井筒丢球通道5的上端在充填保护装置2的上侧形成进球孔，井筒丢球通道5的下端贯穿滑板通道9与丢球充填通道3的上侧连通，在水平井砾石充填物理模拟实验开始前，调整好滑板11的位置，使滑板11的丢球放置区13将井筒丢球通道5的中段封堵，然后通过进球孔将丢球6放入到井筒丢球通道5内，此时丢球6将放置在滑板11的井筒1丢球放置区13中暂存，在充填的β波充填快要结束时，砾石逐渐沉积在竖板10旁，砾石将会推动竖板10向充填保护装置2的方向运动，竖板10将推动滑板11在滑板通道9内朝着充填料运输的反方向运动，当滑板11运动至丢球6孔与井筒丢球通道5重合时，丢球6沿井筒丢球通道5落入到丢球充填通道3内，丢球6在丢球充填通道3内沿充填料的运输方向滚动，最终丢球6便可将尾部充填通道4封堵，井筒1便可停止砾石充填，实现井筒1保护。

其中滑板11由材质较轻的塑料制成，在滑板11的丢球放置区13上设有若干个复位孔14，若干个复位孔14在丢球放置区13内沿滑板11的长度方向均匀设置，可以采用如图4的设置方式在滑板11的丢球放置区13内设置复位孔14，滑板11的丢球6孔与井筒丢球通道5重合后，在需要进行重复使用时，需要对滑板11进行复位，此时便可用呈“l”字形的钢丝来拨动复位孔14，通过钢丝将滑板11逐渐往右拨动，待露出第一个复位孔14时，将钢丝插入复位孔14内向右拨动，然后在逐渐通过拨动其他的复位孔14将滑板11进行复位，已达到循环使用的目的。

丢球充填通道3包括相连通的圆台通道段15和圆柱通道段16，圆台通道段15和圆柱通道段16沿充填料方向依次设置，并且圆台通道段15的内径沿充填料方向逐渐增大，井筒丢球通道5与圆台通道段15的上侧连通，这样设置可以使丢球6在掉落下来时，可以先通过倾斜的底面，能更好的保证丢球6仅能朝着充填料运输的方向滚动。

充填保护装置2内还设有头部充填通道17，头部充填通道17的一端在充填保护装置2的一端形成充填进料口18，头部充填通道17的另一端与丢球充填通道3相连通，具体的，充填保护装置2在头部充填通道17的一端设置有头部接口，头部接口用于连接泵送管道，泵送管道运输过来的砾石便可沿着头部充填通道17、丢球充填通道3和尾部充填通道4运输，进而充填至井筒1，以实现砾石充填，而在模拟实验完成需要对充填保护装置2进行清洁时，将头部接口与泵送管道断开，通过向井筒丢球通道5内注水，即可对各个通道进行清洗，将沉积在各个通道内的砾石清洗干净。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。