本實(shí)用新型涉及油氣鉆井中堵漏研究技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

井漏是油氣鉆井中一種普遍的井下事故。橋接堵漏是應(yīng)用最廣泛的堵漏方式，在橋接堵漏中，剛性堵漏材料的粒徑選擇是有效封堵漏失通道的重要技術(shù)指標(biāo)，一般顆粒堵漏材料粒級(jí)的選擇為漏失通道寬度的(1/3～2/3)。但室內(nèi)封堵實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出的堵漏材料級(jí)配，應(yīng)用到現(xiàn)場工程實(shí)踐中，往往不能有效封堵漏層。究其原因，堵漏漿泵入井內(nèi)，需要不斷循環(huán)，一般要循環(huán)幾天至幾十天不等。在循環(huán)過程中，堵漏材料與井壁之間、堵漏材料顆粒與顆粒之間不斷磨蝕、碰撞，致材料形狀、粒徑、強(qiáng)度等關(guān)鍵性能指標(biāo)發(fā)生變化。尤其是在超深井堵漏中，漏點(diǎn)深、需要更長時(shí)間才能有效封堵，堵漏漿需要在井筒內(nèi)循環(huán)的時(shí)間也更長，封堵材料的形狀、粒徑、強(qiáng)度等關(guān)鍵性能指標(biāo)變化更大，如此往往導(dǎo)致堵漏材料由于關(guān)鍵性能變化而不能在漏失通道處有效架橋，最終導(dǎo)致室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出的封堵效果良好的堵漏漿配方應(yīng)用到工程現(xiàn)場效果不佳。

如何通過室內(nèi)堵漏實(shí)驗(yàn)真實(shí)模擬堵漏材料在井下長時(shí)間循環(huán)中受井壁套管磨蝕的影響，為油氣鉆井中防漏堵漏技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，一直是困擾提高堵漏技術(shù)水平和準(zhǔn)確程度的一大難題。專利CN205139114U公開的一種模擬光滑與粗糙裂縫壁面堵漏實(shí)驗(yàn)裝置，通過在金屬塊的裂縫表面粘貼不同型號(hào)的砂紙或有點(diǎn)狀、線狀、交叉線狀等刻痕的金屬片來模擬不同裂縫面的粗糙度，以此模擬壁面粗糙度不同的裂縫堵漏。該堵漏裝置較以往相比，有明顯進(jìn)步。但仍存在不足：僅考慮堵漏時(shí)對井壁或裂縫壁面粗糙度的模擬，未考慮堵漏漿循環(huán)過程中井壁套管磨蝕對封堵材料形狀、粒徑、強(qiáng)度等關(guān)鍵性能的影響，更未考慮堵漏材料關(guān)鍵性能變化對封堵層形成、承壓能力、厚度、濾失量等關(guān)鍵指標(biāo)的影響。由此可見，為了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)真實(shí)模擬堵漏材料受井壁套管磨蝕，急需研究出一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由釜體、入壓開關(guān)、減壓閥、高壓氮?dú)馄?、電?dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)、模擬鉆柱、葉輪、加液漏斗、入口開關(guān)、鋼片、環(huán)形空間、溫控器、出口開關(guān)、濾餅形成裝置、量筒、排液桶、支撐架組成。所述釜體和入壓開關(guān)通過連接管線與減壓閥和高壓氮?dú)馄窟B接，電動(dòng)機(jī)上端通過電路連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可調(diào)節(jié)、顯示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)下端安裝在模擬鉆柱頂端。模擬鉆柱直徑2cm，模擬鉆柱上焊接有葉輪，為防止堵漏漿固相沉積，葉輪呈螺旋狀焊接在模擬鉆柱上，葉輪旋轉(zhuǎn)半徑5cm，由于堵漏漿中含有大量核桃殼、方解石等高強(qiáng)度顆粒物質(zhì)，高速攪拌的顆粒材料對葉輪有很強(qiáng)的機(jī)械磨損，為提高葉輪的耐磨度，葉輪設(shè)計(jì)成橢圓盤狀，并采用硬質(zhì)合金制作，提高葉輪的使用壽命。釜體上側(cè)安裝有加液漏斗，加液漏斗上安裝入口開關(guān)，堵漏漿通過加液漏斗向釜體內(nèi)灌漿。釜體內(nèi)壁貼裝有鋼片，鋼片內(nèi)壁粗糙、厚度為1cm，模擬鉆柱與鋼片之間構(gòu)成環(huán)形空間，單側(cè)環(huán)形空間寬度為8cm，高度30cm。溫控器的溫控片安裝在釜體內(nèi)，控制釜體溫度。釜體由支撐架支撐懸空，釜體下端排液口處安裝出口開關(guān)，出口開關(guān)下端密封連接濾餅形成裝置，濾餅形成裝置出口端安放量筒和排液桶。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模擬鉆桿和葉輪的攪拌速度，以模擬堵漏漿在井筒中的流動(dòng)。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間來模擬堵漏漿在井內(nèi)循環(huán)時(shí)間。調(diào)節(jié)溫控器，控制釜體內(nèi)溫度同實(shí)際井下漏層溫度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：1.本實(shí)用新型原理可靠，操作簡單，填補(bǔ)了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M井下堵漏材料磨蝕及相應(yīng)封堵層性能變化評(píng)價(jià)裝置的空白。2.本實(shí)用新型具有加溫功能，調(diào)節(jié)溫控器，可以根據(jù)需要，選定井下漏失層位的溫度，溫度調(diào)節(jié)范圍為0～300℃，使相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)方便易行。3.本實(shí)用新型在實(shí)驗(yàn)過程中可隨時(shí)接取釜體內(nèi)堵漏漿，用于堵漏漿、堵漏材料顆粒關(guān)鍵性能標(biāo)評(píng)價(jià)。4.本實(shí)用新型出口開關(guān)與濾餅形成裝置密封連接且易于拆卸，可隨時(shí)評(píng)價(jià)不同縫寬時(shí)濾餅形成、承壓能力、濾失量等。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.釜體，2.入壓開關(guān)，3.減壓閥，4.高壓氮?dú)馄浚?.電動(dòng)機(jī)，6.計(jì)算機(jī)，7.模擬鉆柱，8.葉輪，9.加液漏斗，10.入口開關(guān)，11.鋼片，12.環(huán)形空間，13.溫控器，14.出口開關(guān)，15.濾餅形成裝置，16.量筒，17.排液桶，18.支撐架。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型一種模擬井下堵漏材料受井壁磨蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由釜體1、入壓開關(guān)2、減壓閥3、高壓氮?dú)馄?、電動(dòng)機(jī)5、計(jì)算機(jī)6、模擬鉆柱7、葉輪8、加液漏斗9、入口開關(guān)10、鋼片11、環(huán)形空間12、溫控器13、出口開關(guān)14、濾餅形成裝置15、量筒16、排液桶17、支撐架18組成。釜體1和入壓開關(guān)2通過連接管線與減壓閥3和高壓氮?dú)馄?連接，電動(dòng)機(jī)5上端通過電路連接計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6可調(diào)節(jié)、顯示電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)5下端安裝在模擬鉆柱7頂端，模擬鉆柱7直徑2cm，模擬鉆柱7上焊接有葉輪8，為防止堵漏漿固相沉積，葉輪8呈螺旋狀焊接在模擬鉆柱7上，葉輪8旋轉(zhuǎn)半徑5cm。釜體1內(nèi)壁貼裝有鋼片11，鋼片11內(nèi)壁粗糙、厚度為1cm，模擬鉆柱7與鋼片11之間構(gòu)成環(huán)形空間12，釜體1上側(cè)安裝有加液漏斗9，堵漏漿通過加液漏斗9入口向環(huán)形空間12灌漿，入口開關(guān)10安裝在加液漏斗9上、控制加液漏斗9加液。溫控器12的溫控片安裝在釜體1內(nèi)，控制釜體1溫度。釜體1由支撐架18支撐懸空，釜體1下端排液口處安裝出口開關(guān)14，出口開關(guān)14下端密封連接濾餅形成裝置15，濾餅形成裝置15下出口端安放量筒16和排液桶17。

工作方式：打開入口開關(guān)10，通過加液漏斗9入口向環(huán)形空間12灌入堵漏漿，灌滿后關(guān)閉入口開關(guān)10，操作計(jì)算機(jī)6啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)5帶動(dòng)模擬鉆桿7和葉輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌環(huán)形空間12內(nèi)的堵漏漿，模擬堵漏漿井下循環(huán)過程。操作計(jì)算機(jī)6調(diào)節(jié)、顯示電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速，以控制模擬鉆桿7和葉輪8攪拌速度，模擬實(shí)際井下堵漏漿循環(huán)。攪拌過程中堵漏材料顆粒與顆粒之間、顆粒與鋼片11壁面之間相互碰撞、磨蝕。打開入壓開關(guān)2，通過高壓氮?dú)馄?向環(huán)形空間12內(nèi)的堵漏漿提供驅(qū)替壓力，驅(qū)替壓力由減壓閥3調(diào)節(jié)。通過溫控器12調(diào)節(jié)釜體1內(nèi)溫度，使之保持井下漏失層位溫度。釜體1下側(cè)排液口處通過出口開關(guān)14與濾餅形成裝置15密封連接，濾餅形成裝置15與出口開關(guān)14易于密封連接和拆分。實(shí)驗(yàn)過程中，取下濾餅形成裝置15，每隔一定時(shí)間打開出口開關(guān)14接取一定量堵漏漿液，進(jìn)行不同磨蝕時(shí)間的堵漏漿性能分析，并過濾、清洗、烘干堵漏材料顆粒，測試顆粒形狀、粒度、強(qiáng)度等關(guān)鍵性能。安裝上濾餅形成裝置15，在濾餅形成裝置15內(nèi)安放一定縫寬的不銹鋼板，實(shí)驗(yàn)過程中每隔一定時(shí)間打開出口開關(guān)14，在驅(qū)替壓力作用下堵漏漿在不銹鋼板上排出濾液、形成濾餅。通過量筒16讀取濾失量并對濾餅進(jìn)行分析。所有實(shí)驗(yàn)完成后，剩余堵漏漿通過出口開關(guān)14盛裝到排液桶17內(nèi)。