一种高能气体压裂超高压模拟测试装置及设备的制作方法

1.本实用新型涉及油气井开采技术领域，特别涉及一种高能气体压裂超高压模拟测试装置及设备。


背景技术：

2.由于油气井的地质情况和井深的不同，导致开采时面临的环境温度和液柱压力也不同，其实际情况在地面难以准确模拟。另一方面，高能气体压裂涉及到超高压力(》50mpa)容器设计与使用，在试验时有相当的危险性，难以作为常规实验室测试项目。因此，国内外高能气体压裂验证试验一般通过水泥靶/岩石靶压裂试验、山体压裂试验和下井试验进行。但是这些方法难以真正模拟出井下高能气体压裂的工作环境，同时试验成本极高，能获取的数据样本极其有限，无法建立地面试验结果与下井数据间的相关性，导致下井设计参数可靠性低甚至无效。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中高能气体压裂试验成本高、获得的试验数据有限、数据可靠性差的问题，本实用新型提供一种高能气体压裂超高压模拟测试装置，包括主体、压裂测试模块及检测控制模块；
4.所述主体包括井筒，横置于所述井筒底部的缓冲筒，在所述缓冲筒中部焊接有短接筒，所述井筒与所述短接筒固定连接；所述井筒顶部设置法兰盲板；
5.所述压裂测试模块包括爆破片及压裂枪；所述爆破片设置于所述井筒与所述短接筒之间；所述压裂枪设置于所述井筒内部；
6.所述检测控制模块包括点火器、压力传感器及控制中心；所述点火器设置于压裂枪内部，所述压裂枪枪内填装高能材料，所述点火器与所述高能材料直接接触；所述压力传感器用于检测所述井筒及所述缓冲筒内部压力，所述点火器及所述压力传感器均与所述控制中心电连接。
7.在一实施例中，所述法兰盲板上布置有温度传感器。
8.在一实施例中，所述缓冲筒两端安装有泄气钢管。
9.在一实施例中，所述泄气钢管一端通过开孔圆钢板与缓冲筒焊接，另一端设置有长螺杆，所述泄气钢管中部设有若干泄气孔。
10.在一实施例中，所述缓冲筒长度为井筒的1.5～2倍。
11.在一实施例中，所述压裂枪顶部采用堵头密封，底部焊接有盲板，所述压裂枪枪身开设若干出气孔。
12.在一实施例中，所述出气孔用橡胶堵片密封。
13.在一实施例中，所述井筒内壁设有至少3个三角形固定片，所述压裂枪放置在所述三角形固定片上。
14.在一实施例中，所述爆破片为圆形不锈钢薄板。
15.本实用新型还提供一种采用了如上任意所述的高能气体压裂超高压模拟测试装置的油气井开采测试设备。
16.基于上述，与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：
17.1、本实用新型提供的高能气体压裂超高压模拟测试装置采用油气井专用的井套和压裂枪为主要构件，额定试验压强可达130mpa，同时在耐压薄弱点采用法兰连接，有效降低了试验的危险性和设备的重建成本。
18.2、本实用新型提供的高能气体压裂超高压模拟测试装置采用薄爆破片模拟井下液柱的软约束力，厚爆破片模拟岩石起裂压力，并通过泄气钢管模拟岩石起裂后的气体消耗，能够可靠地模拟井下高温高压环境的技术效果。
19.3、本实用新型提供的高能气体压裂超高压模拟测试装置采用的高能材料测试剂量可达到公斤级，与现实下井剂量相近，有效提高了测试数据的可靠性。
20.本实用新型的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
22.图1为本实用新型提供的高能气体压裂超高压模拟测试装置一实施例的结构示意图；
23.图2为本实用新型的一实施例测试时井筒内p-t曲线；
24.图3为本实用新型的一实施例测试时缓冲筒内p-t曲线。
25.附图标记：
26.100主体
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110井筒
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111法兰盲板
27.112三角形固定片
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120缓冲筒
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121泄气钢管
28.122长螺杆
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130短接筒
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210压裂枪
29.211堵头
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212高能材料
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220爆破片
30.310点火器
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320压力传感器
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330温度传感器
31.400控制中心
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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；下面所描述的本实用新型不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；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。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本实用新型的限制；应进一步理解，本实用新型所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本实用新型中明确如此定义之外。
34.本实用新型提供一种高能气体压裂超高压模拟测试装置，包括主体100、压裂测试模块及检测控制模块；
35.所述主体100包括井筒110，横置于所述井筒110底部的缓冲筒120，在所述缓冲筒120中部焊接有短接筒130，所述井筒110与所述短接筒130固定连接；所述井筒110顶部设置法兰盲板111；
36.所述压裂测试模块包括爆破片220及压裂枪210；所述爆破片220设置于所述井筒110与所述短接筒130之间；所述压裂枪210设置于所述井筒110内部；
37.所述检测控制模块包括点火器310、压力传感器320及控制中心400；所述点火器310设置于压裂枪210内部，所述压裂枪210枪内填装高能材料212，所述点火器310与所述高能材料212直接接触；所述压力传感器320用于检测所述井筒110及所述缓冲筒120内部压力，所述点火器310及所述压力传感器320均与所述控制中心400电连接。优选的，高能材料212可为固体高能材料或封装的膏体状/液体状高能材料，点火器310可为专用低剂量电点火器。
38.具体实施时，如图1所示，高能气体压裂超高压模拟测试装置由主体100、压裂测试模块及检测控制模块组成。主体100包括井筒110，缓冲筒120及短接筒130；缓冲筒120横置于井筒110底部，在缓冲筒120的中部焊接有短接筒130，井筒110与短接筒130固定连接。优选的，缓冲筒120可通过在两端开孔达到泄气的效果，进而模拟起裂后的气体消耗情况。井筒110顶部设置法兰盲板111，具体的，在试验准备完成后，井筒110与法兰盲板111固定，井筒110内部形成密闭的空腔，为试验做好准备。优选的，井筒110与法兰盲板111直接设有旋转支架，使得操作人员在打开井筒110时无需搬运、放下法兰盲板111，并方便操作人员后续固定法兰盲板111及井筒110。
39.压裂测试模块包括爆破片220和压裂枪210；爆破片220安装在井筒110与短接筒130之间；具体的，井筒110与短接筒130可采用法兰连接，爆破片220安装在法兰之间。压裂枪210设置于井筒110内部。优选的，爆破片220规格根据需要模拟的试验场景进行选择。
40.检测控制模块包括点火器310、压力传感器320和控制中心400；点火器310设置于压裂枪210内部，压裂枪210枪内填装高能材料212，点火器310与高能材料212直接接触；压力传感器320用于检测井筒110和缓冲筒120内部的压力，点火器310及压力传感器320均与控制中心400电连接。具体的，控制中心400可为外部计算机，方便人员位于安全的环境下进行操作。
41.实际工作时，根据预设场景，选择适合的爆破片220，将爆破片220安装在短接筒130与井筒110的法兰之间。然后在压裂枪210枪内填装好高能材料212后，将压裂枪210放入井筒110内，使用法兰盲板111将井筒110封闭，试验准备完成，最后人员撤离至安全位置，通过控制中心400启动点火器310，引爆高能材料212，压力传感器320分别检测井筒110和缓冲
筒120内部的压力变化，将数据传输至控制中心400，试验完成。
42.在一实施例中，所述法兰盲板111上布置有温度传感器330。
43.具体实施时，如图1所示，法兰盲板111上布置有温度传感器330，配合压力传感器320共同检测井筒110的情况，防止在开启井筒110时发生意外。
44.在一实施例中，所述缓冲筒120两端安装有泄气钢管121。
45.具体实施时，如图1所示，缓冲筒120两端安装有泄气钢管121，通过更换不同规格的泄气钢管121，进而模拟更多场景下的气体消耗情况。
46.在一实施例中，所述泄气钢管121一端通过开孔圆钢板与缓冲筒120焊接，另一端设置有长螺杆122，所述泄气钢管121中部设有若干泄气孔。
47.具体实施时，如图1所示，泄气钢管121的一端通过开孔圆钢板与缓冲筒120焊接，泄气钢管121另一端设置有长螺杆122，配合泄气钢管121中部的若干泄气孔，通过调节长螺杆122的进深调节泄气孔的开合程度，进而地对泄气量进行调节，无需更换泄气钢管121，方便操作人员进行调节。
48.在一实施例中，所述缓冲筒120长度为井筒110的1.5～2倍。
49.具体实施时，如图1所示，为保证缓冲效果，缓冲筒120长度为井筒110的1.5～2倍。
50.在一实施例中，所述压裂枪210顶部采用堵头211密封，底部焊接有盲板，所述压裂枪210枪身开设若干出气孔。
51.具体实施时，如图1所示，压裂枪210顶部采用堵头211密封，底部焊接有盲板，压裂枪210的枪身开设若干出气孔。具体的，压裂枪210可采用89型射孔枪，堵头211可为橡胶堵头211。
52.在一实施例中，所述出气孔用橡胶堵片密封。
53.具体实施时，压裂枪210的枪身是的出气孔用橡胶堵片密封，防止压裂枪210内高能材料212在试验前泄漏，导致试验结果不准确以及危险状况的发生。
54.在一实施例中，所述井筒110内壁设有至少3个三角形固定片112，所述压裂枪210放置在所述三角形固定片112上。
55.具体实施时，如图1所示，井筒110内壁设有至少3个相同的三角形固定片112，压裂枪210放置在三角形固定片112上。具体的，三角形固定片112可为直角三角形，直角边焊接在井筒110内壁上，压裂枪210放置在三角形固定片112的斜边上，在重力作用下，压裂枪210即可稳定处于井筒110中心。
56.在一实施例中，所述爆破片220为圆形不锈钢薄板。
57.具体实施时，爆破片220为圆形不锈钢薄板。优选的，可根据需要模拟的环境，采用薄爆破片模拟井下液柱的软约束力，厚爆破片模拟岩石起裂压力，本领域技术人员可根据实际试验需求进行更换。
58.具体试验装置及结果如下:
59.如图1所示，井筒110为油井专用套管，压裂枪210采用专用89型射孔枪，井筒110顶部用法兰盲板111密封，法兰盲板111用8组m14的螺栓与井筒110紧固连接。井筒110底部设置横置缓冲筒120，缓冲筒120两端对称安装两个机械调节式泄气钢管121，管身垂直方向开3组φ8mm的通孔。缓冲筒120中部焊接短接筒130，井筒110与短接筒130用法兰连接，法兰之间装φ180mm
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0.2mm的爆破片220。井筒110内部放置压裂枪210并用三角形固定片112，压
裂枪210顶部用橡胶堵头211密封，底部焊接盲板密封。枪身开四组共16个φ20mm的出气孔，出气孔用橡胶堵片密封。枪身内装膏体状高能材料212和长lne-13型电点火器310，电点火器310的导线穿过橡胶堵头211和井筒110顶部盲板与外部的控制中心400电连接。井筒110和缓冲筒120内各装有一个syc-6000型压力传感器320，法兰盲板111上装有一个pt-100型温度传感器330，压力传感器320及温度传感器330均与远端的控制中心400电连接。
60.测试时，泄气钢管121的出气孔全开，膏体状高能材料212剂量为500g，测试结果如图2、图3所示，由图可得，井筒110内最高压力达到128mpa，缓冲筒120内最高压力达到93mpa。
61.本实用新型还提供一种采用了如上任意所述的高能气体压裂超高压模拟测试装置的油气井开采测试设备。
62.另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本实用新型的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
63.尽管本文中较多的使用了诸如主体100、井筒110、法兰盲板111、三角形固定片112、缓冲筒120、泄气钢管121、长螺杆122、短接筒130、压裂枪210、堵头211、高能材料212、爆破片220、点火器310、压力传感器320、温度传感器330、控制中心400等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的；本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
64.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。