[發(fā)明專利]一種井筒與地層裂縫耦合流動模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611109716.0
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106640061B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李皋;馮一;楊順輝;陳一健;魏納;孟英峰;李睿
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/12;E21B21/06;E21B34/06
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊盛彪

1.一種井筒與地層裂縫耦合流動模擬實驗裝置，由模擬井筒流動系統(tǒng)、模擬地層系統(tǒng)、模擬裂縫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，其特征在于，所述模擬井筒流動系統(tǒng)包括模擬井筒(8)、模擬鉆桿(9)、鉆井液儲存罐(4)、攪拌電機(5)、鉆井液螺桿泵(18)，模擬鉆桿(9)位于模擬井筒(8)中央，鉆井液儲存罐(4)中有攪拌電機(5)，鉆井液螺桿泵(18)通過鉆井液儲存罐(4)連接模擬鉆桿(9)入口端；所述模擬地層系統(tǒng)包括模擬地層(12)、清水儲存罐(17)、分離罐(14)、儲氣罐(15)、氣體空壓機(16)、清水螺桿泵(19)，儲氣罐(15)連接氣體空壓機(16)，并通過氣體調(diào)壓閥(13)連接模擬地層(12)，清水螺桿泵(19)通過清水儲存罐(17)連接模擬地層(12)，模擬地層(12)連接分離罐(14)；所述模擬裂縫系統(tǒng)包括上下兩套模擬裂縫(11)，每套模擬裂縫為兩塊平行的透明樹脂板構(gòu)成的空間，模擬裂縫兩側(cè)分別連接模擬井筒(8)與模擬地層(12)，模擬裂縫的正面均有高清攝像機(1)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括氣體流量計(20)、液體流量計(3)、壓力傳感器(7)、高清攝像機(1)和計算機。

2.如權(quán)利要求1所述的一種井筒與地層裂縫耦合流動模擬實驗裝置，其特征在于，所述儲氣罐與模擬地層之間有氣體流量計(20)，鉆井液儲存罐(4)與模擬鉆桿(9)之間、清水儲存罐(17)與模擬地層(12)之間有液體流量計(3)，模擬井筒(8)的井口和井底、模擬地層(12)的上端和下端、模擬裂縫(11)均連有壓力傳感器(7)，所述氣體流量計、液體流量計、壓力傳感器、高清攝像機均連接計算機。

3.如權(quán)利要求1所述的一種井筒與地層裂縫耦合流動模擬實驗裝置，其特征在于，所述鉆井液螺桿泵(18)與模擬鉆桿(9)入口端之間，清水螺桿泵(19)與模擬地層(12)之間均有液體調(diào)壓閥(2)和單向閥(6)，用以控制流體的單向流動。

4.如權(quán)利要求3所述的一種井筒與地層裂縫耦合流動模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬井筒(8)與鉆井液儲存罐(4)之間，模擬地層(12)與分離罐(14)之間均有恒壓溢流閥(10)，用以控制模擬井筒和模擬地層內(nèi)部的壓力恒定。

5.利用權(quán)利要求4所述的裝置對井筒與地層裂縫耦合流動進行模擬實驗的方法，依次包括以下步驟：

(1)鉆井液儲存罐中鉆井液通過鉆井液螺桿泵并經(jīng)過液體調(diào)壓閥和單向閥泵入模擬鉆桿，然后通過模擬井筒環(huán)空返出，經(jīng)過恒壓溢流閥返出到鉆井液儲存罐中，期間通過液體調(diào)壓閥、恒壓溢流閥調(diào)節(jié)模擬井筒中流體壓力，模擬實際井筒環(huán)境；

(2)清水儲存罐中水通過清水螺桿泵經(jīng)過液體調(diào)壓閥和單向閥流入模擬地層，同時氣體空壓機將儲氣罐中的氣體經(jīng)過氣體調(diào)壓閥和單向閥壓入模擬地層，氣液混合后進入模擬地層；

(3)模擬地層溢出流體經(jīng)過恒壓溢流閥進入分離罐分離后返回清水儲存罐，期間通過液體調(diào)壓閥、氣體調(diào)壓閥和恒壓溢流閥調(diào)節(jié)模擬地層氣液含量與模擬地層壓力，模擬地層環(huán)境；

(4)打開模擬裂縫開關(guān)，模擬井筒裂縫耦合流動。