一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法，由主体部分、节流管汇、控制系统和信号采集系统组成。其主体部分可以采用现有技术的多种手段进行实现，然而优选的是，所述主体部分包括水槽、水泥墩、钻井泵、上水管、井筒、出水管、回水管、四通和节流管汇；其能够解决现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法所存在的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，从而满足实际钻井作业的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法
本专利技术属于钻井井筒压力控制
,设计一种检测漏层的实验装置,尤其涉及一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法。
技术介绍
目前，井漏是钻井工程中最普遍最常见的技术难题之一。井漏不仅会延误钻井作业时间，延长钻井周期，损失钻井液，造成巨大的物资损失，损害储层产能，干扰地质录井和钻井液性能的正常维护，而且有可能引发卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。国内外钻井工作者针对井漏问题进行了大量的防漏、堵漏研究。堵漏工作的关键在于井漏发生后，能够快速准确地确定漏失层的位置，以便及时采取有效的堵漏措施，保证钻井工程正常进行。若漏层位置不清楚，会使得堵漏施工具有很大的盲目性，从而常常导致堵漏失败。因此，测定漏失层位置对钻井生产具有重要意义。专利号为“ZL200710064122.7”，授权公告号为“CN101255952B”，名称为“一种用于管道泄漏检测及相关预警技术试验的管道泄漏监测与安全预警测试系统”的中国专利技术专利，公开了一种管道泄漏监测与安全预警测试系统，包括存储罐区、泵和管道构成的环形管道、预设泄漏点及测试仪表，设置埋地的已作防腐处理并加阴极保护的与存储罐区和泵连接为闭环的环形管道及同沟埋设的环形光纤，环形管道有两根引出支管和多个泄放阀井，在环形管道上安装有多个阀门、流量计、压力仪表；环道现场的压力传感器接远传电缆至中央控制室；有液位计的存储灌区出口由管道一次串接各阀门、压力表、过滤器、变送器、泵、单向阀、流量计、泄放阀井等后，返回接到存储罐区的入口，在两阀门之间开口封接一引出支管，在该引出支管行依次串接各阀门、气体流量计、缓冲罐、单向阀、变送器、压力表和压缩机，在另外两阀门之间开口封接一引出支管，在该引出支管上一次串接阀门、变送器、压力表、气体流量计后接放空管。该管道泄漏监测与安全预警测试系统虽然可以在一定程度上实现输油气管道泄漏的检测，但是因为其采用的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题。总体来说，现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法，多是采用较为复杂繁琐的结构进行压力检测试验，所以多存在结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，无法满足实际钻井作业的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种压力波检测漏层实验装置及其使用方法，以解决现有的钻井井筒压力控制及检测装置和方法所存在的结构复杂，各元件部件连接关系繁琐，所以存在结构复杂，成本高，测量精确度受限制，且操作繁琐，测量响应度和效率难以满足实际作业要求的问题，从而满足实际钻井作业的需要。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、节流管汇、控制系统和信号采集系统组成。如上所述的压力波检测漏层实验装置，其主体部分可以采用现有技术的多种手段进行实现，然而优选的是，所述主体部分包括水槽、水泥墩、钻井泵、上水管、井筒、出水管、回水管、四通和节流管汇。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括钢架。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括顶端密封组合。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括流量计。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括阀门。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括脉冲锥阀组。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括气动执行器。在以上任一方案中优选的是，所述主体部分还包括压力传感器。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统包括节流阀。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括锥阀组合体。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括安全阀。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括压力传感器。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括流量计。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇及控制系统还包括部分管道。在以上任一方案中优选的是，所述节流阀的数量为一个。在以上任一方案中优选的是，所述锥阀组合体的数量为一个。在以上任一方案中优选的是，所述安全阀的数量为一个。在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器的数量为一个。在以上任一方案中优选的是，所述流量计的数量为一个。在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口和节流管汇入口处各安装有流量计。在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口、节流管汇入口和井口处各安装有压力传感器。在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口和节流管汇入口处各安装有一个流量计。在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵出口、节流管汇入口和口处各安装有一个压力传感器。在以上任一方案中优选的是，所述出水管采用内管。在以上任一方案中优选的是，所述回水管采用内管与外壁之间形成的环形空间。在以上任一方案中优选的是，所述外壁采用外管。在以上任一方案中优选的是，所述节流阀采用气动控制,且配设有进行压力波激励操作的气压站和控制系统。在以上任一方案中优选的是，所述节流管汇与下水管相连接。在以上任一方案中优选的是，所述节流阀设有节流阀执行开关。在以上任一方案中优选的是，所述阀门安装在回水管管口的出口位置处。在以上任一方案中优选的是，所述回水管的管口位于漏层位置处。在以上任一方案中优选的是，所述管口的数量为三个，各自分别安装有阀门。在以上任一方案中优选的是，所述压力传感器采用脉冲压力传感器。在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括滤波放大单元。在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括A/D转换单元。在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括控制柜。在以上任一方案中优选的是，所述压力波检测漏层实验装置还包括数据存储和显示单元。在以上任一方案中优选的是，所述数据存储和显示单元包括工业用控制计算机。在以上任一方案中优选的是，所述工业用控制计算机通过数据总线与控制器相连接。在以上任一方案中优选的是，所述工业用控制计算机的上位机中设有用于显示参数及用于操作人员进行节流控制的计算机控制界面。在以上任一方案中优选的是，所述钢架的尺寸是长为2m长，宽为2m，高为27m。在以上任一方案中优选的是，所述钢架的一侧设有上行人梯。在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯设有防护栏。在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯的层高为3m。在以上任一方案中优选的是，所述上行人梯的数量为9层。在以上任一方案中优选的是，所述水槽设有放空阀。在以上任一方案中优选的是，所述水槽设有底座。在以上任一方案中优选的是，所述水槽的容积为2m。在以上任一方案中优选的是，所述水泥墩的尺寸是长为2.5m，宽为2.5m，高位1.8m。在以上任一方案中优选的是，所述水泥墩设有地脚螺钉。在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉采用M24型。在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉的数量为8个。在以上任一方案中优选的是，所述地脚螺钉高出地面的距离为0.1m。在以上任一方案中优选的是，所述钻井泵采用柱塞泵。在以上任一方案中优选的是，所述柱塞泵具备的参数为9L/s，7MPa。在以上任一方案中优选的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、节流管汇(9)、控制系统和信号采集系统组成。

【技术特征摘要】
2013.05.21 CN 201310188942.21.一种压力波检测漏层实验装置，所述装置由主体部分、控制系统和信号采集系统组成；所述主体部分包括井筒(8)、节流管汇(9)、阀门、水槽(5)、钻井泵(3)、上水管(1)、出水管、回水管和四通(11)；井筒(8)为包括外管和内管的同心管，井筒(8)底端设置有3个回水管管口(6)，3个回水管管口(6)设置于井筒(8)的外管上不同高度，回水管管口(6)与阀门连接；节流管汇(9)连接于井筒(8)内管和外管间的环形空间；所述压力波检测漏层实验装置还包括气动装置，节流管汇(9)和所述控制系统包括节流阀，所述气动装置控制节流阀开启速度和开度来产生压力波；所述压力波检测漏层实验装置的使用方法，包括以下步骤：第一步，在钻井过程中，调节地面节流管汇9中节流阀，此调节过程，实际上就是对井筒8内流体施加压力波；通过气动装置进行控制节流阀开启速度和开度来产生压力波；第二步，步骤一中的压力波沿井筒(8)向井下传播过程中，若遇到漏层，将在漏层处发生反射和折射，接收这些压力波变化情况；第三步，根据地面某处测量的压力或流量信号变化情况，通过压力波的频率特性分析方法，确定漏层位置和漏失量。2.如权利要求1所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括水泥墩(4)。3.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括钢架。4.如权利要求3所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括顶端密封组合。5.如权利要求4所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括流量计(2)。6.如权利要求5所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述主体部分还包括压力传感器(10)。7.如权利要求1所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:节流管汇(9)和所述控制系统还包括锥阀组合体。8.如权利要求7所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:节流管汇(9)和所述控制系统还包括安全阀。9.如权利要求8所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:节流管汇(9)和所述控制系统还包括压力传感器(10)。10.如权利要求9所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:节流管汇(9)和所述控制系统还包括流量计(2)。11.如权利要求10所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:节流管汇(9)和所述控制系统还包括部分管道。12.如权利要求11所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述节流阀的数量为一个。13.如权利要求12所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述锥阀组合体的数量为一个。14.如权利要求13所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述安全阀的数量为一个。15.如权利要求14所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力传感器(10)的数量为一个。16.如权利要求15所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述流量计(2)的数量为一个。17.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:钻井泵(3)出口和节流管汇(9)入口处各安装有流量计(2)。18.如权利要求17所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钻井泵(3)出口、节流管汇(9)入口和井口处各安装有压力传感器(10)。19.如权利要求18所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钻井泵(3)出口和节流管汇(9)入口处各安装有一个流量计(2)。20.如权利要求19所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钻井泵(3)出口、节流管汇(9)入口和井口处各安装有一个压力传感器(10)。21.如权利要求6所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述出水管采用内管。22.如权利要求21所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述回水管采用内管与外壁之间形成的环形空间。23.如权利要求22所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述外壁采用外管。24.如权利要求1所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述节流阀采用气动控制,且配设有进行压力波激励操作的气压站和控制系统。25.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述节流管汇(9)与下水管(7)相连接。26.如权利要求1所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述节流阀设有节流阀执行开关。27.如权利要求5所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述阀门安装在回水管管口(6)的出口位置处。28.如权利要求27所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述回水管管口(6)位于漏层位置处。29.如权利要求27所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述回水管管口(6)的数量为三个，各自分别安装有阀门。30.如权利要求6所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力传感器(10)采用脉冲压力传感器(10)。31.如权利要求1-30中任一项所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力波检测漏层实验装置还包括滤波放大单元。32.如权利要求31所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力波检测漏层实验装置还包括A/D转换单元。33.如权利要求1-30中任一项所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力波检测漏层实验装置还包括控制柜。34.如权利要求1-30中任一项所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述压力波检测漏层实验装置还包括数据存储和显示单元。35.如权利要求34所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述数据存储和显示单元包括工业用控制计算机。36.如权利要求35所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述工业用控制计算机通过数据总线与控制器相连接。37.如权利要求35所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述工业用控制计算机的上位机中设有用于显示参数及用于操作人员进行节流控制的计算机控制界面。38.如权利要求3所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钢架的尺寸是长为2m长，宽为2m，高为27m。39.如权利要求38所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钢架的一侧设有上行人梯。40.如权利要求39所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述上行人梯设有防护栏。41.如权利要求39所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述上行人梯的层高为3m。42.如权利要求39所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述上行人梯的数量为9层。43.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述水槽(5)设有放空阀。44.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述水槽(5)设有底座。45.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述水槽(5)的容积为2m3。46.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述水泥墩(4)的尺寸是长为2.5m，宽为2.5m，高位1.8m。47.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述水泥墩(4)设有地脚螺钉。48.如权利要求47所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述地脚螺钉采用M24型。49.如权利要求47所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述地脚螺钉的数量为8个。50.如权利要求47所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述地脚螺钉高出地面的距离为0.1m。51.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钻井泵(3)采用柱塞泵。52.如权利要求51所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述柱塞泵具备的参数为9L/s，7MPa。53.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述上水管(1)的耐压为15MPa。54.如权利要求53所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述钻井泵(3)引出有高压管线，其外径为70mm，内径为50mm。55.如权利要求2所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述井筒(8)的耐压为15MPa。56.如权利要求55所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述井筒(8)的外管的外径为245mm，内径为221mm，长为3m。57.如权利要求56所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述井筒(8)的外管的数量为9根。58.如权利要求57所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:所述井筒(8)的外管通过法兰相连接。59.如权利要求56所述的压力波检测漏层实验装置,其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠喜，张迎进，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42