一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，实验装置包括测量系统、井筒系统、井斜调节系统和浆体循环系统；测量系统连接于井筒系统，用于测量并记录实验数据；井筒系统连接于浆体循环系统，用于模拟现场井筒；井斜调节系统连接于井筒系统，用于调节井筒系统的斜度，模拟井筒的井斜角；浆体循环系统连接于井筒系统，用于循环在井筒内流动的液体。该装置能够实时监测环空流体的流场变化及流动状态，并且能准确计算得出顶替效率。

【技术实现步骤摘要】
一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置
本技术涉及页岩气室内实验
，特别是一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置。
技术介绍
近些年来，页岩气开发已经成为了油气行业研究的重点，但是页岩气开发的难点之一就是使用了油基泥浆，油基泥浆滞留在井壁以及套管外壁，给固井施工带来了巨大的困难，导致胶结质量不好，固井质量不高。其中固井质量的高低直接影响压裂生产的效果，且顶替效率的高低直接决定固井质量，所以，提高顶替效率就等于提高了油气产量。其中研究清楚页岩气固井环空流体流动、掺混、顶替机理，将直接指导现场实践如何设计前置液的性能来提高顶替效率，为后期提高产量奠定扎实基础。但是现有的装置都存在问题，例如授权公告号：CN202628028U，水平井剖面顶替效率测定装置测量顶替效率的时候，探针与钻井液接触，容易堵塞且滞留钻井液厚度也不能准确表征顶替效率。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，能够实时监测环空流体的流场变化及流动状态，并且能准确计算得出顶替效率。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，实验装置包括测量系统、井筒系统、井斜调节系统和浆体循环系统；所述测量系统连接于井筒系统，用于测量并记录实验数据；所述井筒系统连接于浆体循环系统，用于模拟现场井筒；所述井斜调节系统连接于井筒系统，用于调节井筒系统的斜度，模拟井筒的井斜角；所述浆体循环系统连接于井筒系统，用于使井筒内流动的液体循环。优选地，所述井筒系统包括有机玻璃管和铜制套管，所述有机玻璃管内设置有铜制套管，所述有机玻璃管的顶面密封，且铜制套管上端与有机玻璃管的顶面接触，所述有机玻璃管顶面沿轴向设置有三个开口且所述铜制套管的顶部与中间开口相通，所述铜制套管的底部为开口且不接触有机玻璃管的底部。优选地，所述测量系统包括计算机、转接板、铜制探头和直流稳压电源，所述计算机数据采集线连接转接板，所述转接板连接有直流稳压电源，所述多个铜制探头电线连接转接板且多个铜制探头均布在有机玻璃管的两个侧壁，所述直流稳压电源还连接到铜制套管上方的出口。优选地，所述井斜调节系统包括支架，所述有机玻璃管的两侧通过转轴与支架连接。优选地，所述浆体循环系统包括了流量计、水管、离心泵、流量阀和铁桶，所述有机玻璃管上的三个开口分别接有水管，所述三个水管都接入铁桶内，所述与有机玻璃管中间开口的水管上还接有流量计，所述流量计后还接有离心泵。优选地，所述铜制探头，转接器和计算机主要负责接收操作者指令并进行数据接收、转换、存储等任务；支架和有机玻璃管主要负责井斜角的调节和有机玻璃管的支撑；废液收集桶、进液管和离心泵主要负责顶替液和被顶替液的循环。本技术具有以下优点：（1）本技术提供的装置可以测量大量数据，实现了对环空流体的实时动态监测，能够研究在整个顶替过程中多相流体的流场变化、掺混过程等多相流难以解决的问题；（2）本装置的功能多样、结构简单，既可以调节井斜角度研究井斜角对顶替效率的影响，还可以研究偏心度、环空返速等因素对顶替效率的影响。附图说明图1为本技术的结构示意图；图中：1-计算机，2-转接板，3-直流稳压电源，4-支架，5-铜制探头，6-有机玻璃管，7-铜制管套，8-数据采集线，9-流量计，10-水管，11-离心泵，12-流量阀，13-铁桶。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的描述，但本技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，实验装置包括测量系统、井筒系统、井斜调节系统和浆体循环系统；所述测量系统连接于井筒系统，用于测量并记录实验数据；所述井筒系统连接于浆体循环系统，用于模拟现场井筒；所述井斜调节系统连接于井筒系统，用于调节井筒系统的斜度，模拟井筒的井斜角；所述浆体循环系统连接于井筒系统，用于使井筒内流动的液体循环。优选地，所述井筒系统包括有机玻璃管6和铜制套管7，所述有机玻璃管6内设置有铜制套管7，所述有机玻璃管6的顶面密封，且铜制套管7上端与有机玻璃管6的顶面接触，所述有机玻璃管6面沿轴向设置有三个开口且所述铜制套管7间开口相通，所述铜制套管7的底部为开口且不接触有机玻璃管6的底部。优选地，所述测量系统包括计算机1、转接板2、铜制探头5和直流稳压电源3，所述计算机1连接转接板2，所述转接板2连接有直流稳压电源3，所述多个铜制探头5通过计算机数据采集线8连接转接板2且多个铜制探头5均布在有机玻璃管6的两个侧壁，所述直流稳压电源3还连接到铜制探头5上方的出口。优选地，所述井斜调节系统包括支架4，所述有机玻璃管6的两侧通过转轴与支架4连接。优选地，所述浆体循环系统包括了流量计9、水管10、离心泵11、流量阀12和铁桶13，所述有机玻璃管6上的三个开口分别接有水管10，所述三个水管10都接入铁桶13内，所述与有机玻璃管6中间开口的水管10上还接有流量计9，所述流量计9后还接有离心泵11。本技术的工作过程如下：首先按照上述的描述和附图安装装置，配置好顶替液，即前置液，和被顶替液，即油基泥浆，并将其放入指定容器中，然后调动转轴，调节有机玻璃管角度到水平成30度，即井斜角为30度，固定有机玻璃管，通过计算机调整48路高精度USB数据采集记录系统参数，取采样率3750、信号增益4倍，测量系统根据计算机中设定的采样率、信号增益倍数进行定时采样，同时将信号传到计算机并进行功率放大，进行数据采集。接着接上直接稳压电源，调节电压为1V，调节电压高低，电压不能过大，以免烧坏测量系统，也不能过小，以免信号太弱，将进液管放入被顶替液筒，观察流量计，调节流量阀，使被顶替液在环空流动时呈紊流状态，打开离心泵，循环被顶替液，当被顶替液充满有机玻璃管后立即运行48路高精度USB数据采集记录系统，直至数据稳定后暂停；将进液管放入被顶替液桶，再次观察流量计，调节流量阀，使顶替液在环空流动时呈紊流状态，开起离心泵的同时开启48路高精度USB数据采集记录系统，当一定量的顶替液循环后关闭离心泵，并暂停测量系统；放出有机玻璃管里的液体，清洗有机玻璃管，把废液倒入指定地点，做好清洁工作，从计算机导出实验数据，然后计算结果。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不同脱离本技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，其特征在于：实验装置包括测量系统、井筒系统、井斜调节系统和浆体循环系统；所述测量系统连接于井筒系统，用于测量并记录实验数据；所述井筒系统连接于浆体循环系统，用于模拟现场井筒；所述井斜调节系统连接于井筒系统，用于调节井筒系统的斜度，模拟井筒的井斜角；所述浆体循环系统连接于井筒系统，用于使井筒内流动的液体循环。

【技术特征摘要】
1.一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，其特征在于：实验装置包括测量系统、井筒系统、井斜调节系统和浆体循环系统；所述测量系统连接于井筒系统，用于测量并记录实验数据；所述井筒系统连接于浆体循环系统，用于模拟现场井筒；所述井斜调节系统连接于井筒系统，用于调节井筒系统的斜度，模拟井筒的井斜角；所述浆体循环系统连接于井筒系统，用于使井筒内流动的液体循环。2.根据权利要求1所述的一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，其特征在于：所述井筒系统包括有机玻璃管（6）和铜制套管（7），所述有机玻璃管（6）内设置有铜制套管（7），所述有机玻璃管（6）的顶面密封，且铜制套管（7）上端与有机玻璃管（6）的顶面接触，所述有机玻璃管（6）顶面沿轴向设置有三个开口且所述铜制套管（7）的顶部与中间开口相通，所述铜制套管（7）的底部为开口且不接触有机玻璃管（6）的底部。3.根据权利要求2所述的一种测量页岩气固井环空顶替效率的实验装置，其特征在于：所述测量系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴国，王江楠，李早元，刘健，孙劲飞，蒋全，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川,51