一种井筒模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种井筒模拟装置，包括圆柱状岩石体，所述岩石体内具有流体流通的第一通道，所述第一通道上连接有循环管线；能够实现压力传递的第一筒体，所述第一筒体套设在岩石体外侧并与岩石体相接；套设在第一筒体外侧的第二筒体，所述第一筒体和第二筒体之间形成有第一腔体，以及设置在所述第一筒体轴向上端的第三筒体，所述第一筒体和第三筒体之间形成有第二腔体

【技术实现步骤摘要】
一种井筒模拟装置


[0001]本专利技术涉及一种井筒模拟装置
。

技术介绍

[0002]在采油作业中，井壁失稳是困扰石油工业界的难题之一，每年因其给世界石油工业造成经济损失比较巨大
。
因此，井壁稳定性问题是制约钻井成本及勘探开发速度的主要原因之一
。
[0003]井壁失稳是指钻井过程中，钻井液中的水分渗透到地层岩石的矿物结晶格架或附着到可溶性岩石的离子上，从而产生水化作用
。
这种水化作用会使岩石的结构发生微观
、
细观及宏观的改变，进而减小岩石的内聚力，破坏岩石的结构和稳定性
。
[0004]目前常见地层测量装置主要包括线性膨胀仪
、
三轴应力仪以及用于研究岩心物性的岩心夹持器
。
其中，线性膨胀仪是从化学方面分析井壁失稳特性
。
三轴应力仪仅能从力学特性上分析井壁失稳机理
。
而用于研究岩心物性的岩心夹持器也仅限于测量地层温度压力条件下的岩心孔隙度
、
渗透率
、
电阻率等基本物性参数
。
这些装置均无法有效地模拟岩体在地层压力条件下，钻井液引起岩石自身的内部结构
、
孔隙压力
、
膨胀应力以及孔缝形态等微观参数的动态变化
。
[0005]因此，尽管相关研究人员对井壁稳定问题进行了大量的研究，但对井壁失稳机理的研究效果仍不够理想
。

技术实现思路
/>[0006]针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提出一种井筒模拟装置
。
本专利技术的井筒模拟装置能够在钻井液等井下流体循环过程中实时模拟和监测地层岩体的受力情况和变化过程，检测岩石体的微观参数动态变化
。
[0007]根据本专利技术，提供了一种井筒模拟装置，包括圆柱状岩石体，所述岩石体内具有流体流通的第一通道，所述第一通道上连接有循环管线；能够实现压力传递的第一筒体，所述第一筒体套设在所述岩石体外侧并与所述岩石体相接；套设在所述第一筒体外侧的第二筒体，所述第一筒体和第二筒体之间形成有第一腔体，以及设置在所述第一筒体轴向上端的第三筒体，所述第一筒体和第三筒体之间形成有第二腔体
。
[0008]其中，所述第一腔体和第二腔体能够分别在所述第一筒体的径向和轴向产生挤压所述第一筒体的压力，所述循环管线能够引导高压流体流过所述第一通道
。
在所述岩石体上还连接有至少一个能够对岩石体的孔隙压力进行实时检测的压力传感器
。
[0009]在一个优选的实施例中，所述井筒模拟装置还包括设置在所述第一筒体和所述岩石体轴向之间的至少一个触力传感器
。
[0010]在一个优选的实施例中，所述井筒模拟装置还包括三维
CT
成像组件，所述三维
CT
成像组件包括射线源，所述射线源能够产生穿过所述岩石体的射线，以及能够接收所述射线的成像板
。
[0011]在一个优选的实施例中，所述三维
CT
成像组件还包括连接在所述第二筒体上的能够带动所述第二筒体翻转的夹持元件
。
[0012]在一个优选的实施例中，在所述第一筒体和第二筒体之间还设置有密封件
。
所述密封件能够插入所述第一筒体和第二筒体径向间的第一间隙内并封闭所述第一间隙，使得所述第一间隙形成为密闭的第一腔体
。
[0013]在所述第一腔体和第二腔体上还分别连接有能够向第一腔体和第二腔体内注入高压流体的导流管
。
[0014]在一个优选的实施例中，所述密封件设置为筒状，在所述密封件的内壁和外壁上分别设置有螺纹，所述密封件通过所述螺纹分别与第一筒体和第二筒体相连接
。
[0015]在所述密封件的内壁和外壁上还分别设置有密封槽，所述密封槽内设置有环形密封圈
。
[0016]在一个优选的实施例中，所述第一筒体由可发生弹性形变的柔性材料制成，所述柔性材料设置为橡胶
。
[0017]在一个优选的实施例中，所述第一筒体包括筒状的侧壁以及分别伸入在所述侧壁上下两端的与所述岩石体相接的固定堵头和滑动堵头
。
所述滑动堵头能够在所述第二腔体的压力作用下沿第一筒体的轴向移动
。
[0018]在一个优选的实施例中，所述侧壁轴向两端设置有向靠近第二筒体的方向张开的锥面，使得所述固定堵头和滑动堵头与所述侧壁之间分别形成有空隙
。
[0019]所述密封件上设置有能够伸入并密封所述空隙的锥形连接部
。
[0020]在一个优选的实施例中，所述循环管线包括进液管线
、
排液管线以及储液罐
。
[0021]所述进液管线的第一进液端与所述储液罐相连通，第一排液端依次穿过所述第二腔体和滑动堵头从而连接所述第一通道的上端处；所述排液管线连接的第二进液端连接在所述第一通道的下端处，第二排液端穿过所述固定堵头从而连接至所述第二筒体的外部
。
[0022]在一个优选的实施例中，所述进液管线在所述第二腔体内设置为可伸缩的螺旋状
。
[0023]在一个优选的实施例中，还包括连接在所述第二筒体上的数据采集和分析系统
。
附图说明
[0024]下面将参照附图对本专利技术进行说明
。
[0025]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的井筒模拟装置的示意图
。
[0026]在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本专利技术的原理，并且未按实际比例绘制
。
具体实施方式
[0027]下面通过附图来对本专利技术进行介绍
。
[0028]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的井筒模拟装置
100
的示意图
。
如图1所示，所述井筒模拟装置
100
包括由待检测深度的地层的岩石制成的岩石体
10。
在所述岩石体
10
内限定有流体流通的第一通道
12。
[0029]在所述岩石体
10
的外侧套设有第一筒体
20。
所述岩石体
10
优选地构造为与所述第
一筒体
20
相适配圆筒状，使得所述岩石体
10
能够紧贴在所述第一筒体
20
的内壁上
。
同时，所述第一筒体
20
由可发生弹性形变的柔性材料制成，所述柔性材料优选地设置为橡胶
。
这样当所述第一筒体
20
外部承压时，其能够发生形变从而将压力传递给岩石体
10。
[0030]具体地，如图1所示，所述第一筒体
20
包括筒状的侧壁
22
和分别伸入在所述侧壁<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种井筒模拟装置，包括：圆柱状岩石体
(10)
，所述岩石体内具有流体流通的第一通道
(12)
，所述第一通道上连接有循环管线
(50)
；能够实现压力传递的第一筒体
(20)
，所述第一筒体套设在所述岩石体外侧并与所述岩石体相接；套设在所述第一筒体外侧的第二筒体
(30)
，所述第一筒体和第二筒体之间形成有第一腔体
(35)
，以及，设置在所述第一筒体轴向上端的第三筒体
(40)
，所述第一筒体和第三筒体之间形成有第二腔体
(45)
，其中，所述第一腔体和第二腔体能够分别在所述第一筒体的径向和轴向产生挤压所述第一筒体的压力，所述循环管线能够引导高压流体流过所述第一通道，在所述岩石体上还连接有至少一个能够对岩石体的孔隙压力进行实时检测的压力传感器
(60)。2.
根据权利要求1所述的井筒模拟装置，其特征在于，还包括设置在所述第一筒体和所述岩石体轴向之间的至少一个触力传感器
(65)。3.
根据权利要求2所述的井筒模拟装置，其特征在于，还包括三维
CT
成像组件
(70)
，所述三维
CT
成像组件包括射线源
(72)
，所述射线源能够产生穿过所述岩石体的射线
(74)
，以及能够接收所述射线的成像板
(75)。4.
根据权利要求3所述的井筒模拟装置，其特征在于，所述三维
CT
成像组件还包括连接在所述第二筒体上的能够带动所述第二筒体翻转的夹持元件
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的井筒模拟装置，其特征在于，在所述第一筒体和第二筒体之间还设置有密封件
(38)
，所述密封件能够插入所述第一筒体和第二筒体径向间的第一间隙
(33)
内并封闭所述第一间隙，使得所述第一间隙形成为密闭的第一腔体，在所述第一腔体和第二腔体上还分别连接有能够向第一腔体和第二腔体内注入高压流体的导流管
(352)。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：石秉忠，陈曾伟，褚奇，高书阳，徐江，张栋，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：