实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置的制作方法

1.本发明涉及油气开发实验模拟领域，特别涉及一种实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置。


背景技术：

2.在实验室做钻井堵漏和采油渗流模拟实验时，为了减少边界效应对试验结果的影响，往往尽量采用尺寸较大的岩心，目前采用的大尺寸岩心可以达到φ100mm左右。由于室内条件的限制，所配备的驱替泵排量有限，常规而言排量能够达到6l至10l/min的泵已属排量较大，为了模拟井下的条件，往往要对岩心装载装置进行加温加压操作，温度可以达到几十度至150℃甚至更高，压力则根据试验设计压力可以达到几十至上百兆帕不等，这样就带来一个问题。
3.按照常规设计，图1为现有技术中岩心装载装置的示意图，如图1所示，岩心装载装置的一端为进液口2，其与驱替泵的出口相连，另一端为排出口3，排出口3往往设计在岩心装载装置端面的下面或中间位置。若排出口3在岩心装载装置端面的上面，由于岩心端面与岩心装载装置的端盖之间要留有一定空间，驱替泵的排量小因而返速也小，液体中的大颗粒在自重的作用下下沉，容易堆积堵塞通道，出口返出的试验浆较轻，得出的试验结果失真。
4.但即使排出口3设计在岩心装载装置端面的下面或中间位置，这样又会带来另一个问题，由于驱替泵的排量有限，没等试验浆充满岩心装载装置，试验浆就从尾部的出口流走，而岩心装载装置又加有较高的温度，这样一来就会造成岩心下端的一部分浸在液体中，岩心上端另一部分就处于干烧状态，这样会直接导致实验失败。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置，其能够解决岩心上端部分处于干烧状态而导致实验失败的问题。
6.本发明实施例的具体技术方案是：
7.一种实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置，所述实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置包括：
8.沿轴线方向延伸的管体，所述管体具有用于容纳岩心的内腔，所述管体具有相背的第一端和第二端，所述管体的第二端侧壁中加工有环形槽，所述环形槽的内侧壁下端开设有与所述环形槽相连通的第一通孔，所述环形槽的外侧壁的下端开设有与所述环形槽相连通的排出口，所述环形槽中设置有隔离件，所述隔离件使自所述第一通孔流出的液体无法直接向下流至所述排出口；
9.对所述第一端进行密封的第一盖体，所述第一盖体具有进液口；
10.设置在所述第二端的第二盖体，所述第二盖体对所述管体的内腔和所述环形槽进
行封闭。
11.优选地，所述环形槽的最高点高于或等于所述内腔的最高点。
12.优选地，所述环形槽的横截面为矩形，矩形的边长大于等于20mm，所述第一通孔端部的弧长大于等于20mm。
13.优选地，所述第一通孔的口径大于等于所述进液口的口径。
14.优选地，当所述环形槽的横截面为矩形时，所述环形槽的最短边长大于等于所述进液口的口径。
15.优选地，所述排出口的口径大于等于所述进液口的口径。
16.优选地，所述隔离件设置在所述排出口与所述第一通孔之间，所述隔离件的一端与所述环形槽的内侧壁相密封连接，所述隔离件的一端与所述环形槽的外侧壁相密封连接。
17.优选地，自所述第一通孔流出的液体先向上流动，经过所述环形槽的最高点后再向下流动至所述排出口。
18.本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
19.在使用实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置进行实验时，用于采油渗流或堵漏模拟实验的液体流体由进液口进入管体的内腔中，通过岩心样品的孔隙到达岩心装载装置第二端附近岩心与第二盖体之间的间隙。之后，通过第一通孔进入至环形槽，此时隔离件左侧的环形槽的液面慢慢升高，直至与管体内岩心处的液面等高，而隔离件右侧的环形槽内没有液体。随着液体流体的泵入量的增加，环形槽内的液面到达最高点，此时管体内岩心已充满液体，继续泵送，液体就会经过环形槽的最高点进入隔离件右侧的环形槽，并沿着环形槽向下回流到排出口，进而排出至外界。此时，管体即使处于高温条件下，但岩心的内部始终充满液体，岩心内部的液体无法直接从排出口排出，而致使岩心内部的液面下降，所以本技术可以有效避免岩心处于高温条件下的干烧状态。
20.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
21.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
22.图1为现有技术中岩心装载装置的示意图。
23.图2为本技术实施例中实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置沿轴线方向切面的剖面图。
24.图3为本技术实施例中实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置沿径向方向切面的剖面图。
25.以上附图的附图标记：
26.1、管体；11、第一端；12、第二端；13、内腔；14、环形槽；141、外侧壁；142、内侧壁；15、第一通孔；2、进液口；3、排出口；4、隔离件；5、第一盖体；6、第二盖体；7、岩心。
具体实施方式
27.结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.为了能够解决岩心上端部分处于干烧状态而导致实验失败的问题，在本技术中提出了一种实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置，图2为本技术实施例中实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置沿轴线方向切面的剖面图，图3为本技术实施例中实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置沿径向方向切面的剖面图，如图2至图3所示，实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置可以包括：沿轴线方向延伸的管体1，管体1具有用于容纳岩心7的内腔13，管体1具有相背的第一端11和第二端12，管体1的第二端12侧壁中加工有环形槽14，环形槽14的内侧壁142下端开设有与环形槽14相连通的第一通孔15，环形槽14的外侧壁141的下端开设有与环形槽14相连通的排出口3，环形槽14中设置有隔离件4，隔离件4使自第一通孔15流出的液体无法直接向下流至排出口3；对第一端11进行密封的第一盖体5，第一盖体5具有进液口2；设置在第二端12的第二盖体6，第二盖体6对管体1的内腔13和环形槽14进行封闭。
30.如图2所示，实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置的管体1可以轴线方向延伸，当进行采油渗流或堵漏模拟实验时，轴线大体与水平方向平行。管体1的横截面可以呈不同形状，在此并不对其做任何限制。作为优选地，管体1一般均呈圆管状，管体1具有用于容纳岩心7的内腔13，内腔13的形状与岩心7相匹配。一般而言，进行实验时，岩心7均是采用圆柱状，因此，内腔13也均呈圆柱状。
31.如图2所示，管体1具有相背的第一端11和第二端12，第一端11位于图中的左端，第二端12位于图中的右端。在第一端11处设置有对管体1的第一端11进行密封的第一盖体5。第一盖体5可以与管体1可拆卸连接，如此，可以将第一盖体5打开，从而将实验所需的岩心7安装至管体1的内腔13中。例如，第一盖体5可以与管体1之间通过螺纹连接的方式实现密封
连接。第一盖体5上具有进液口2，该进液口2用于与其它管线相连接或直管相连接，从而与驱替泵相连接。
32.如图3所示，管体1的第二端12侧壁中加工有环形槽14，该环形槽14具体开设有管体1的第二端12侧壁的端面上。该处的环形槽14绕轴线方向一圈，其趋势呈环状，本技术中并不限定其具体形状，其可以是椭圆、圆形、矩形、多边形等等均可以。环形槽14具有内侧壁142和外侧壁141，也就是说，管体1上的内侧壁142和外侧壁141形成了该环形槽14。环形槽14的形状需要保证环形槽14的最高点高于或等于内腔13的最高点即可。环形槽14的内侧壁142下端开设有与环形槽14相连通的第一通孔15，通过第一通孔15使得管体1的内腔13与环形槽14相连通。该处指的下端只需保证管体1的内腔13中的流体基本能从下端流入环形槽14即可，不一定必须是环形槽14的最下端。在一种可行的实施方式中，环形槽14的横截面可以呈矩形，从而便于在机床上直接加工。
33.如图3所示，环形槽14的外侧壁141的下端开设有与环形槽14相连通的排出口3，环形槽14中的流体能通过该排出口3排放至外界，排出口3处连接的管线尽可能的具有竖直向下的趋势，以防止管线中出现堵漏材料沉降而导致的堵塞。环形槽14中设置有隔离件4，隔离件4使自第一通孔15流出的液体无法直接向下流至排出口3。自第一通孔15流出的液体必须先向上流动，经过环形槽14的最高点后再向下流动至排出口3，如此一来，环形槽14中的流体必须达到最高点后才能通过排出口3排出，这样可以保证管体1内腔13中安装的岩心7各个位置就能充有液体，不会出现岩心7上端没有充有液体而出现干烧现象。具体而言，隔离件4可以设置在排出口3与第一通孔15之间，隔离件4的一端与环形槽14的内侧壁142相密封连接，隔离件4的一端与环形槽14的外侧壁141相密封连接。
34.如图2所示，管体1的第二端12处设置有第二盖体6，第二盖体6对管体1的内腔13和环形槽14进行封闭。第二盖体6可以通过螺纹连接或焊接的方式实现与管体1的第二端12相连接，同时在连接时还可以保证两者之间的密封性。例如，第二管体1上可以具有两个螺纹部，一个螺纹部与环形槽14内侧壁142上的内螺纹相拧，另一个与环形槽14外侧壁141上的外螺纹相拧，如此实现连接以及保证对环形槽14内侧壁142和外侧壁141的密封。又例如，第二盖体6与环形槽14内侧壁142之间进行焊接，第二盖体6与环形槽14外侧壁141之间进行焊接，如此实现连接以及保证对环形槽14内侧壁142和外侧壁141的密封。
35.在一种优选的实施方式中，为了保证管体1能够承受高压状态下的实验条件，管体1可以选择由钢材料制成。为了保证环形槽14处的承压能力，环形槽14处的外侧壁141或内侧壁142的壁厚需要大于等于10mm，从而避免该处因壁厚过小而出现破裂而出现事故。
36.在一种优选的实施方式中，环形槽14的横截面可以为矩形，矩形的边长大于等于20mm，所述第一通孔15的端部的横截面呈圆弧状，以具有导向作用，其弧长大于等于20mm。通过上述方式可以有效防止通过岩心7的堵漏浆不易顺利排出，或致使环形槽14堵塞。
37.在一种可行的实施方式中，第一通孔15的口径可以大于等于进液口2的口径。环形槽14的内径可以大于等于进液口2的口径。排出口3的口径可以大于等于进液口2的口径。在进行堵漏一类的实验时，堵漏浆中从进液口2通过泵送入管体1内腔13的岩心7中，从而对岩心7样品进行堵漏测试，堵漏浆是将一定强度而规格不同的颗粒状、片状或纤维状的惰性材料等，以一定的配方和适当的浓度加混在钻井液中而形成的流体物质。作为优选地，排出口3的口径略大于第一通孔15的口径、环形槽14的内径，例如，排出口3的口径可以大于等于
22mm。通过上述方式可以有效防止通过岩心7的堵漏浆不易顺利排出，致使岩心7装载装置堵塞，导致实验错误或误差。
38.在使用实验用模拟采油渗流及钻井堵漏防干烧装置进行实验时，用于采油渗流或堵漏模拟实验的液体流体由进液口2进入管体1的内腔13中，通过岩心7样品的孔隙到达岩心7装载装置第二端12附近岩心7与第二盖体6之间的间隙。之后，通过第一通孔15进入至环形槽14，此时隔离件4左侧的环形槽14的液面慢慢升高，直至与管体1内岩心7处的液面等高，而隔离件4右侧的环形槽14内没有液体。随着液体流体的泵入量的增加，环形槽14内的液面到达最高点，此时管体1内岩心7已充满液体，继续泵送，液体就会经过环形槽14的最高点进入隔离件4右侧的环形槽14，并沿着环形槽14向下回流到排出口3，进而排出至外界。可选的，可以再流入驱替泵的进液罐中。此时，管体1即使处于高温条件下，但岩心7的内部始终充满液体，岩心7内部的液体无法直接从排出口3排出，而致使岩心7内部的液面下降，所以本技术可以有效避免岩心7处于高温条件下的干烧状态。
39.采用本技术的岩心7装载装置进行实验时，管体1的轴线需要横向放置，其不能竖直放置。若直接进行竖直放置，在进行堵漏实验时，注入至岩心7装载装置中的堵漏浆和堵漏颗粒等就从下部的排出口3直接流出，根本无法完整的对岩心7进行堵漏实验，进而判断各种材料的封堵效果。即使对上述装置进行改进，使其进液口2在上端，排出口3通过相应的管路或流道引导到上端，此时又会出现另外一个问题。那即是由于泵的排量有效，在液体流体在管体1内的流速较低，大颗粒堵漏材料沉降速度高于流体上返速度，大颗粒堵漏材料极易出现向下沉降，导致岩心7很快就会被堵塞，无法完成实验目的，也会导致泵压在短时间内急剧升高，可能造成设备的损坏。
40.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。