[發明專利]一種井下逆向注漿模擬試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202011620240.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112629908B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 廖文勝;杜志明;王振;劉雙民
• 申請（專利權）人: 核工業北京化工冶金研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

1.一種井下逆向注漿試驗裝置，包括地面注漿系統和井下模擬系統；地面注漿系統包括水容器、泥漿容器、水泥容器、四通閥、注漿泵及注漿管；井下模擬系統包括套管、管箍、堵頭、出漿口、法蘭、上壓力表、排氣閥、下壓力表、三通閥、出漿管、背光燈帶及計量系統；

其特征在于：

井下模擬系統的主體是模擬套管柱和出漿管；套管通過管箍用絲扣相連，根據實驗要求可以組裝成所需高度；套管的下部用堵頭進行封堵，堵頭上部0.5～1.0m處設置一管箍，管箍上設置一出漿口；套管上部用法蘭與注漿管相連，法蘭上設置上壓力表及排氣閥；出漿管一端通過三通與出漿口相連并設置下壓力表，另一端與計量系統相接，背光燈帶貼在套管柱后部；

地面注漿系統中，工作流體從水容器、泥漿容器或水泥容器中通過四通閥進入注漿泵，在注漿泵加壓作用下經注漿管進入井下模擬系統；

計量系統包括排液漏斗、稱量容器和天平，計量注漿系統的流速與質量；計量系統還與量筒結合，測定泥漿和水泥漿密度及體積。

2.如權利要求1所述的一種井下逆向注漿試驗裝置，其特征在于：地面注漿系統中泥漿容器和水泥容器內有攪拌裝置，用于泥漿和水泥漿的攪拌，使注入時均勻。

3.如權利要求1所述的一種井下逆向注漿試驗裝置，其特征在于：注漿管、出漿管采用透明、內襯尼龍絲塑料管；出漿管模擬套管與孔壁的環空，其出口與法蘭平齊；背光燈帶采用LED燈帶，每米不少于20個燈，功率大于2W/m。

4.如權利要求1所述的一種井下逆向注漿試驗裝置，其特征在于：套管為有機玻璃或聚碳酸酯材質，通過相同材料的管箍接連。

5.如權利要求1所述的一種井下逆向注漿試驗裝置，其特征在于：堵頭采用尼龍材質，通過內絲與套管外絲進行封堵。

6.如權利要求1所述的一種井下逆向注漿試驗裝置，其特征在于：管箍采用加厚管材，在管箍中間以絲扣方式鉆出出漿口，并以外徑15-30mm的管材用絲扣連接出漿口和三通閥。

7.一種采用權利要求1-6任一項的試驗裝置的井下逆向注漿模擬試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)第一根套管下部采用絲扣與堵頭連接并封堵，上部與帶出漿口的管箍通過絲扣相連，此后向上的套管依次通過絲扣與管箍相連，直至最上一根；將整體套管柱固定在直立面上；

(2)將背光燈帶貼在套管柱后部并接通電源；

(3)出漿口連接三通，在三通上安裝下壓力表并連接出漿管；最上一根套管通過法蘭連接注漿管，并在法蘭上安裝上壓力表；

(4)連接注漿泵及其他管線；

(5)試驗開始時，將最上一根套管的排氣口打開；切換四通閥至水容器，然后開注漿泵注至注漿管，直至排氣閥出水，關閉排氣閥直至出漿管末端出水；

(6)將四通閥切換至泥漿容器，然后開注漿泵將泥漿通過注漿管注入套管中，同時在出漿管計量出水量，當出漿管末端流出泥漿時，停注漿泵，記錄出水量；

(7)將四通閥切換至水泥容器，然后開注漿泵將水泥漿通過注漿管注入套管中，同時在出漿管計量出漿量，當出漿管末端流出水泥漿時，停注漿泵，記錄出漿量；

(8)將四通閥切換至水容器，然后開注漿泵將水通過注漿管注入套管中，同時在出漿管計量出水泥漿量，當套管中出漿口流出稀水泥漿時，停注漿泵，記錄出水泥漿量，計算其密度；

(9)靜置系統，通過背光燈帶背光觀察套管中水泥漿沉降，選擇沉降時間、水-漿界面沉降位置；

(10)實驗結束，清水沖洗系統，替換可能固化的出漿管。