一種複合式模擬試驗油井的製作方法

2023-12-09 19:55:11 2

專利名稱：一種複合式模擬試驗油井的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種試驗油井，尤其是一種由外井筒和設置在外井筒內的套管構成的雙層結構的複合式模擬試驗油井，其模擬油井環境，特別適用於對油田井下工具及密封元件進行模擬試驗測試。
背景技術：
目前，隨著油田油井不斷加深，導致採油條件更加困難。油井溫度升高、壓カ増大，對井下工具及密封元件要求也向高溫、高壓方向發展。根據新型井下工具及密封元件的研發要求，對其進行模擬井下條件進行試驗，是驗證新型井下工具及密封元件性能的必須流程。模擬試驗井是對井下工具及密封元件進行檢測的必備條件，在已有技術中，公知的模擬試驗井都採用單層結構，井筒即為試驗套管，往往一種型號的井下工具及密封元件對應ー種尺寸的模擬試驗井，建設成本高，系統結構複雜，不具有先進性。 有鑑於上述公知技術存在的缺陷，本設計人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研製出本實用新型的複合式模擬試驗油井，以提供一種能檢測不同型號的井下工具及密封元件可靠性的模擬試驗裝置。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能複合式模擬試驗油井，尤其是ー種具有井筒和套管雙層結構、且所述套管可更換，能用於檢測不同型號井下工具及密封元件工作可靠性的複合式模擬試驗油井。為此，本實用新型提出ー種複合式模擬試驗油井，包括底部封閉的模擬井筒，套設於所述模擬井筒內的試驗套管，所述試驗套管的頂部密封支撐在所述模擬井筒上，通過第一法蘭盤將所述試驗套管與所述模擬井筒可拆卸地密封固定連接；封隔器設置在所述試驗套管內，且所述封隔器的上部與第二法蘭盤相連接，所述第二法蘭盤與所述第一法蘭盤可拆卸地密封固定連接；所述模擬井筒上設有試驗介質入口和卸荷通道，且在所述模擬井筒的外部設有加熱裝置。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述加熱裝置具有套設並固定在所述模擬井筒外部的加熱套筒，所述加熱套筒上設有導熱油入口和出口，固定在所述加熱套筒上、並延伸至所述加熱套筒內部的加熱棒。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述加熱套筒內還設有冷卻盤管，所述冷卻盤管的一端與設置在加熱套筒上部的冷卻水出ロ相連接，另一端與設置在加熱套筒下部的冷卻水入口相連接。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述加熱套筒上設有ー開ロ，液位檢測尺自該開ロ伸入所述加熱套筒內。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述封隔器下部設置的封隔器膠筒能將所述模擬試驗油井分隔為由試驗套管、封隔器膠筒、第一法蘭盤、第二法蘭盤構成的上腔；由模擬井筒、試驗套管、構成的下腔。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述模擬井筒的上部設有與第一安全閥相連接、貫通所述模擬井筒側壁的第一卸荷通道；所述第一法蘭盤上設有與第二安全閥相連接的第二卸荷通道，所述第二卸荷通道貫通所述第一法蘭盤和試驗套管的側壁。 如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述模擬井筒的上部設有下打壓ロ，所述
第一法蘭盤上設有上打壓ロ，所述上打壓ロ與所述試驗套管的中心孔相連通。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述試驗套管的頂部設有能支撐在所述模擬井筒上的一環凸緣，所述凸緣的底面設有ー環凹槽，所述凹槽內嵌設有密封環，所述密封環為雙錐環，其密封角度為30度 45度。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述模擬井筒的下端設有延伸至所述下腔內的第一溫度傳感器套管，所述第二法蘭盤上設有延伸至所述上腔內的第二溫度傳感器套管，所述第一溫度傳感器套管、第二溫度傳感器套管內分別容置有溫度傳感器。如上所述的複合式模擬試驗油井，其中，所述第二法蘭盤上固定有短接，所述封隔器通過螺紋與所述短接固定連接。本實用新型的優點和特點是本實用新型提出的複合式模擬試驗油井能夠通過更換不同型號的試驗套管可用於檢測不同型號井下工具——封隔器及密封元件，本實用新型克服了公知技術存在的模擬試驗油井結構複雜、投資成本高等方面的問題。本實用新型的複合式模擬試驗油井可用於石油井下溫度、壓力、液體介質等環境的真實模擬。而且，本實用新型能通過ー個模擬井筒更換不同尺寸套管，可全覆蓋檢測不同型號井下工具及密封元件模擬試驗裝置。該油浸模擬試驗裝置結構簡單，效果安全，大大降低了該類模擬試驗裝置的投資成本。

以下附圖僅g在於對本實用新型做示意性說明和解釋，並不限定本實用新型的範圍。其中，圖I為本實用新型的複合式模擬試驗油井的結構示意圖。附圖標號I、底座2、模擬井筒3、第一溫度傳感套管4、導熱油入口5、冷卻水入口6、加熱棒7、加熱套筒8、冷卻水出口9、加熱棒入口10、第一安全閥101、第一卸荷通道11、第二安全閥111、第二卸荷通道12、試驗套管13、凸緣14、第一法蘭盤15、第二法蘭盤16、短接17、第二溫度傳感套管18、密封墊19、密封環20、上打壓21、下打壓22、液位檢測尺23、上腔24、封隔器25、封隔器膠筒26、冷卻盤管27、導熱油出28、下腔29、試驗介質入口
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。圖I為本實用新型的複合式模擬試驗油井的結構示意圖。如圖所示，本實用新型提出的複合式模擬試驗油井包括底部封閉的模擬井筒2，套設於所述模擬井筒2內的試驗套管12，所述試驗套管12的頂部密封支撐在所述模擬井筒2上，通過第一法蘭盤14將所述試驗套管12與所述模擬井筒2可拆卸地密封固定連接。封隔器24設置在所述試驗套管12內，且所述封隔器的上部通過短接16與第二法蘭盤15固定連接，所述第二法蘭盤15通過螺栓與所述第一法蘭盤14可拆卸地密封固定連接。所述模擬井筒2上還設有試驗介質入ロ 29和卸荷通道，且在所述模擬井筒2的外部設有加熱裝置。所述卸荷通道包括第一卸荷通道101和第二卸荷通道111，其中，所述第一卸荷通 道101設置在模擬井筒2的上部，第一安全閥10設置於第一卸荷通道101。第二卸荷通道111設置在第一法蘭盤14上，並與第二安全閥11相連接，所述第二卸荷通道111貫通第一法蘭盤14和試驗套管12的側壁，與所述試驗套管12相連通。此外，所述封隔器24下部設置的封隔器膠筒25能將所述模擬試驗油井分隔為由試驗套管12的內壁、封隔器膠筒25的上部、第二法蘭盤15底部、第一法蘭盤14側壁構成的上腔23，由模擬井筒2的內周與試驗套管12的外壁及底部構成的下腔28。進ー步地，所述模擬井筒2的上部設有與加壓裝置相連接的下打壓ロ 21，該下打壓ロ 21與下腔28相連通；所述第一法蘭盤14上設有與加壓裝置相連接的上打壓ロ 20，所述上打壓ロ 20與所述試驗套管12的中心孔相連通。其中，所述第二法蘭盤15上固定有短接16，所述封隔器24通過螺紋與所述短接16固定連接。如圖I所示，在ー個具體的實施例中，所述試驗套管12的頂部設有能支撐在所述模擬井筒2上的一環凸緣13，所述凸緣13的底面設有ー環凹槽，所述凹槽內嵌設有密封環19，所述密封環19可以採用雙錐環，其密封角度為30度 45度。另外，所述模擬井筒2的下端設有延伸至所述下腔28內的第一溫度傳感器套管3，所述第二法蘭盤15上設有延伸至所述上腔23內的第二溫度傳感器套管17，所述第一溫度傳感器套管3、第二溫度傳感器套管17內分別容置有溫度傳感器。所述第一、第二溫度傳感器套管3、17內設置的檢測器可以包括熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTDS)或者IC溫度傳感器。該些部件均可與加熱系統相連接。一個可行的技術方案是，所述加熱裝置具有套設並固定在所述模擬井筒2外部的加熱套筒7，所述加熱套筒7上設有導熱油入ロ 4和導熱油出ロ 27，以及固定在所述加熱套筒7上、並延伸至所述加熱套筒7內部的加熱棒6。如圖I所示，所述加熱棒6可以自加熱套筒7上設置的加熱棒入口 9插入加熱套筒7內部，但並不限於加熱棒6，也可以自加熱棒入口 9插入加熱板或加熱管。為了當完成試驗後，介質能儘快冷卻，在所述加熱套筒7內還設有冷卻盤管26，所述冷卻盤管26的一端與設置在加熱套筒7上部的冷卻水出ロ 8相連接，另一端與設置在加熱套筒7下部的冷卻水入口 5相連接。此外，在所述加熱套筒7上還設有ー開ロ，液位檢測尺22自該開ロ伸入所述加熱套筒7內，以便檢測加熱套筒7內注入的導熱油油量。在所述加熱套管7的外部可以覆蓋保溫層，以提高加熱效率。本實用新型的上述試驗介質入口 29、上打壓ロ 20、下打壓ロ 21、短接(工具中心管打壓ロ)16、第一安全閥10、第二安全閥11均可與加壓系統(高壓泵)連接。本實用新型提出的複合式模擬試驗油井的工作原理是首先，根據進行試驗的封隔器24的型號選定試驗套管12，將選定的試驗套管12置入模擬井筒2內，所述模擬井筒2的底部固定在一底座I上，在所述模擬井筒2的上開ロ端設置密封環19，優選採用能耐高溫的雙錐金屬密封環，並將試驗套管12的凸緣13底面的凹槽卡合於所述密封環19。將第一法蘭盤14蓋合於所述凸緣13和模擬井筒2，且在第一法蘭盤14和凸緣13的接觸面間設置耐高溫的金屬密封墊18，通過螺栓將第一法蘭盤14與模擬井筒2密封固定連接。將試驗工具封隔器24的上部與第二法蘭盤15上設置的短接16連接到一起(如通過螺紋連接)，並將封隔器24下入到試驗套管12內，在第一法蘭盤14和第二法蘭盤15的接觸面間設置所述密封墊18，通過螺栓將第二法蘭盤15與第一法蘭盤14密封固定連接。將第一法蘭盤14、模擬井筒以及加熱套筒7與各加壓、排氣管線及傳感 線路連接好，並將各安全閥、加熱棒6、檢測尺等與模擬試驗油井連接固定，開始試驗。通過試驗檢測井下工具封隔器的工作性能，檢測封隔器密封件的耐溫性能、承壓性能、耐介質性倉泛_。初始加油排氣流程循環泵將柴油介質從試驗介質入口 29進入模擬井筒2，柴油介質(並不限於該介質,高溫試驗可使用其它導熱油介質)通過下腔28進入試驗套管12內，由上腔23的溢流ロ(此時，上打壓ロ 20起到溢流ロ的作用)排出；然後閉溢流ロ(上打壓ロ 20)，讓壓カ升至IMPa左右，打開第二安全閥(卸荷閥)11，反覆2-3次；停泵洩壓，完成了排除井筒內空氣作業。進入下一歩操作。加溫流程循環泵將導熱油從導熱油入口 4進入加熱套筒7，通過液位檢測尺進行檢測，當達到指定的液面高度時停泵。根據需要，可以在加熱套筒7內設置多根加熱棒6 (根據實驗實際エ況計算加熱功率,選擇加熱棒型號及根數)。加熱棒6通電加熱，根據實際生產中井下的溫度設定試驗溫度130°C (不超過規定使用溫度)。加熱棒6開始工作，由設置在第一溫度傳感套管3及第ニ溫度傳感套管17內的溫度傳感器將檢測到的溫度實時傳到給溫度控制系統。當加熱到設定溫度，並且模擬井筒2的進出ロ溫度趨於平衡，即第一溫度傳感套管3和第二溫度傳感套管17所檢測到的溫度接近時，進入恆溫過程。系統加熱過程完成，進行下一歩操作。封隔器打壓座封流程設定好封隔器座封壓カ值，從短接16向座封工具-封隔器24加壓，封隔器液壓座封，封隔器膠筒25將試驗套管12分隔成上腔23和下腔28。加壓到達設定值後，進入保壓過程；經過規定的保壓時間後，自動洩壓，打壓完成。上腔打壓流程對上腔23加壓，設定好壓カ值；高壓泵開始工作，通過上打壓ロ 20對上腔23進行加壓，加壓到設定值後進入保壓過程；保壓時間完成後，自動洩壓，上腔打壓完成。完成對封隔器膠筒25的耐上壓能力檢測。[0052]下腔打壓流程對下腔28加壓，設定好壓カ值；高壓泵開始工作，壓カ通過下打壓ロ 21進入模擬井筒2內，到達設定值後進入保壓過程；保壓時間完成後，自動洩壓，打壓完成。完成對隔器膠筒25的耐下壓能力檢測。井筒排油冷卻流程完成上述各項檢測工作後，加熱棒6斷電。開啟排油冷卻開關，冷卻水從冷卻水入ロ 5經冷卻盤管26從冷卻水出ロ 8排出，從而對加熱套筒7內的導熱油進行冷卻。當導熱油冷卻到設定好的溫度，打開導熱油出口 27將導熱油排回到油箱，試驗結束。 在上述試驗過程中，通過本實用新型的複合式模擬試驗油井能夠採集到座封壓力、試驗溫度、試驗壓力等各項試驗數據，從而能獲得井下工具封隔器的工作性能，檢測封隔器密封件的耐溫性能、承壓性能、耐介質性能等。當需要更換被檢測封隔器24的型號時，只需更換試驗套管12，使其的型號(內徑)與被檢測封隔器24相匹配即可，從而能在高溫、高壓下，用本實用新型的一個模擬井筒2通過更換不同尺寸的試驗套管12，就可完成對不同型號的井下工具及密封元件的檢測，大大降低了該類模擬試驗裝置的投資成本。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，並非用以限定本實用新型的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述複合式模擬試驗油井包括底部封閉的模擬井筒，套設於所述模擬井筒內的試驗套管，所述試驗套管的頂部密封支撐在所述模擬井筒上，通過第一法蘭盤將所述試驗套管與所述模擬井筒可拆卸地密封固定連接；封隔器設置在所述試驗套管內，且所述封隔器的上部與第二法蘭盤相連接，所述第二法蘭盤與所述第一法蘭盤可拆卸地密封固定連接；所述模擬井筒上設有試驗介質入口和卸荷通道，且在所述模擬井筒的外部設有加熱裝置。
2.如權利要求I所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述加熱裝置具有套設並固定在所述模擬井筒外部的加熱套筒，所述加熱套筒上設有導熱油入口和出口，固定在所述加熱套筒上、並延伸至所述加熱套筒內部的加熱棒。
3.如權利要求2所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述加熱套筒內還設有冷卻盤管，所述冷卻盤管的一端與設置在加熱套筒上部的冷卻水出口相連接，另一端與設置在加熱套筒下部的冷卻水入口相連接。
4.如權利要求2所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述加熱套筒上設有一開口，液位檢測尺自該開口伸入所述加熱套筒內。
5.如權利要求I所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述封隔器下部設置的封隔器膠筒能將所述模擬試驗油井分隔為由試驗套管、封隔器膠筒、第一法蘭盤、第二法蘭盤構成的上腔；由模擬井筒、試驗套管、構成的下腔。
6.如權利要求I或5所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述模擬井筒的上部設有與第一安全閥相連接、貫通所述模擬井筒側壁的第一卸荷通道；所述第一法蘭盤上設有與第二安全閥相連接的第二卸荷通道，所述第二卸荷通道貫通所述第一法蘭盤和試驗套管的側壁。
7.如權利要求I或5所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述模擬井筒的上部設有下打壓口，所述第一法蘭盤上設有上打壓口，所述上打壓口與所述試驗套管的中心孔相連通。
8.如權利要求I所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述試驗套管的頂部設有能支撐在所述模擬井筒上的一環凸緣，所述凸緣的底面設有一環凹槽，所述凹槽內嵌設有密封環，所述密封環為雙錐環，其密封角度為30度 45度。
9.如權利要求5所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述模擬井筒的下端設有延伸至所述下腔內的第一溫度傳感器套管，所述第二法蘭盤上設有延伸至所述上腔內的第二溫度傳感器套管，所述第一溫度傳感器套管、第二溫度傳感器套管內分別容置有溫度傳感器。
10.如權利要求I所述的複合式模擬試驗油井，其特徵在於，所述第二法蘭盤上固定有短接，所述封隔器通過螺紋與所述短接固定連接。
專利摘要本實用新型涉及到一種複合式模擬試驗油井，其包括底部封閉的模擬井筒，套設於模擬井筒內的試驗套管，試驗套管的頂部密封支撐在所述模擬井筒上，通過第一法蘭盤將試驗套管與模擬井筒可拆卸地密封固定連接；封隔器設置在所述試驗套管內，且封隔器的上部與第二法蘭盤相連接，第二法蘭盤與所述第一法蘭盤可拆卸地密封固定連接；所述模擬井筒上設有試驗介質入口和卸荷通道，且在所述模擬井筒的外部設有加熱裝置。本實用新型可用於石油井下溫度、壓力、液體介質等環境的真實模擬，能通過一個模擬井筒更換不同尺寸套管，可全覆蓋檢測不同型號井下工具及密封元件模擬試驗裝置，且結構簡單，效果安全，大大降低了該類模擬試驗裝置的投資成本。
文檔編號E21B47/00GK202417474SQ20122000858
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者於俊梅, 劉衛紅, 劉玉文, 周坤, 周賀, 姜韋韋, 曲玉辰, 曹建, 朱富林, 李彪, 楊曉莉, 沈閩, 王今宇, 王斌, 王昊, 趙峰, 鄭亮, 陳健 申請人:中國石油天然氣股份有限公司