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专利号: 2020100442375
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置,其特征在于:这种基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置包括被注入井、注入井、地层模拟装置、加压装置(16)、水泥浆泵注系统、水泥搅拌罐(11)、水泥浆可视化监控系统、计算机控制系统(12),被注入井与注入井之间为地层模拟装置,地层模拟装置由上部的泥岩岩心和下部的射孔段(14)构成,射孔段(14)具有若干射孔,被注入井、注入井、地层模拟装置设置于可视化框体(17)内;水泥搅拌罐(11)通过水泥浆泵注系统与注入井环空入口相连,注入井环空入口设置于与被注入井相近的一侧,注入井底部出口与地层模拟装置的射孔段(14)连通,地层模拟装置射孔段(14)与被注入井环空底部入口连通,被注入井的上端出口通过注入管线与废物回收系统(2)连接;泥岩岩心上端面设置加压装置(16);

注入井由外部井筒(5)、内部井筒(4)、封堵装置(13)构成,外部井筒(5)与内部井筒(4)之间为环空,外部井筒(5)、内部井筒(4)均由有机玻璃材料制成,封堵装置(13)设置在内部井筒(4)内,当水泥浆从注入井环空入口注入并到达井底部时,有部分水泥浆通过内部井筒(4)上返,封堵装置(13)将上返的水泥浆阻隔住,将上返通道封堵,这样就形成一定压力,继续注入时,水泥浆全部通过射孔段(14)射孔注入被注入井环空中;

被注入井也由透明的外部井筒(5)和透明的内部井筒(4)构成,被注入井环空中设置传感装置(6),传感装置(6)安装在与注入井相近侧的环空中,且高于发生泥岩岩心蠕变段的位置,当水泥浆达到传感装置(6)的位置时,就会通过计算机控制系统(12)显示警告信息,同时暂停水泥浆泵注系统的运转,停止水泥浆的注入;被注入井外部井筒(5)底部设置可移动铰链装置(15),通过可移动铰链装置(15)移动外部井筒(5),控制被注入井环空距离以及被注入井环空倾斜角度,用于模拟不同大小的环空;

水泥浆可视化监控系统、传感装置(6)、水泥浆泵注系统、水泥搅拌罐(11)均与计算机控制系统(12)相连,由计算机控制系统(12)进行操控。

2.根据权利要求1所述的基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置,其特征在于:所述的水泥搅拌罐(11)内设置小型立式水泥搅拌装置,水泥搅拌罐输出管线上设置输出控制阀。

3.根据权利要求2所述的基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置,其特征在于:所述的水泥浆泵注系统包括高压泵、压力表(9)、抗高压输送管线、流量计(8)、注入控制阀。

4.根据权利要求3所述的基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置,其特征在于:所述的水泥浆可视化监控系统包括高清摄像机(1)。

5.根据权利要求4所述的基于贴壁钻井封井效果评价可视化实验装置的实验方法,其特征在于:

第一步:在计算机控制系统(12)上设置所需加压装置的压力数值,启动加压装置,对地层模拟装置中的泥岩岩心进行加压,同时利用高清摄像机(1)进行记录;

第二步:加压过程中,在计算机控制系统(12)中设置所需的水泥浆浓度,之后向水泥搅拌罐(11)中注入按设定比例配置的水与水泥粉末,进行均匀搅拌;

第三步:在计算机控制系统(12)中设置所需的被注入井环空大小与倾斜角度,之后启动可移动铰链装置(15),根据设定的距离、角度进行移动,形成需要的被注入井环空大小;

第四步:水泥搅拌罐(11)中的水泥浆搅拌完成后,在计算机控制系统(12)中设置所需的排量数值,启动泵机(10),以一定的泵注排量将水泥浆从注入井环空入口注入;

第五步:观察水泥浆从射孔进入被注入井环空底部入口,对泥岩岩心发生蠕变堵塞段进行顶替封堵,同时利用高清摄像机(1)记录顶替封堵过程;

第六步:当水泥浆液面接触传感装置(6)时,计算机控制系统(12)显示警告界面,同时计算机控制系统(12)控制水泥浆泵注系统停止运转,停止水泥浆的注入;

第七步:将实验结束后的剩余水泥浆废料通过废物回收系统(2)中进行处理。