[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

本發明屬于鉆井工程技術領域，具體涉及一種井下逆向注漿模擬試驗裝置及試驗方法，試驗裝置可以清晰直視、準確模擬注漿方式及水泥漿在套管內的運動，以評價不同的工藝和參數。本發明采用有機玻璃或聚碳酸酯等透明管材制成的部件，并輔以背光燈帶，可以制成高度可調、清晰可視化的逆向注漿試驗裝置；采用透明軟管模擬套管外環空，不僅提高了可視效果，也降低了試驗原材料的用量，減小了水泥漿在裝置內固結的風險；套管采用絲扣相連，裝卸、更換方便，加上采用尼龍堵頭和加厚管箍加工出漿口，提高了系統的承壓能力。

技術領域

本發明屬于鉆井工程技術領域，具體涉及一種井下逆向注漿模擬試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著地浸采鈾的發展，填礫式一次性成建井工藝模式已不能適應地浸采鈾工藝井的要求，從而發展了以逆向注漿、切割、設置內置過濾器等的新的成井工藝(CN105804690B、CN 107780879 A、CN106930734A、CN107269252B)。目前，注水泥漿采用了下注漿管井底注漿、井口直接注水泥漿等逆向注漿方式。

但是，對于井下作業、特別是注水泥漿過程來說是不可見的，水泥漿在泥漿中的擴散、沉降及凝結等作用，水替水泥漿時替換、膠結及程度等進程無法直接觀測，這使地浸采鈾及相關行業長期以來都是以實踐經驗為主，在實際應用中去摸索，也導致新成井技術發展緩慢。因此，開發室內模擬注漿試驗裝置，并應用新裝置進行工藝模擬以探索新工藝、新技術，成為亟待開展的工作。

對逆向注漿模擬試驗裝置，需考慮以下問題：(1)可視化，以直觀了解注漿過程及效果；(2)高度可調、裝卸與更換方便，有較好的承壓能力；(3)準確模擬不同注漿方式及水泥漿在套管內的運動，以評價不同注漿方式優劣、篩選水灰比及沖洗水量等參數。

發明內容

針對以上不足，本發明的目的是提供一種井下逆向注漿模擬試驗裝置及試驗方法，試驗裝置可以清晰直視、準確模擬注漿方式及水泥漿在套管內的運動，以評價不同的工藝和參數。

本發明的技術方案如下：

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、燈帶及計量系統；

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；

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；與量筒結合。

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。

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。

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。

套管堵頭采用尼龍材質，通過內絲與套管7外絲進行封堵。

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。

一種井下逆向注漿模擬試驗方法，包括以下步驟：