[發明專利]水下吸力式井口模擬實驗系統以及方法

在審

• 申請號: 202310494872.7
• 申請日: 2023-05-05
• 公開（公告）號: CN116498244A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 朱國倞;楊進;李舒展;傅超;張珣;王佳康;楊戰;高炳震
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B33/035
• 分類號: E21B33/035
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王洪瑞;趙燕力

1.一種水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，包括：

實驗池，具有中空內腔，所述中空內腔用于填充實驗土層以及實驗水層；

吸力式井口，所述吸力式井口的底端呈敞口設置，所述吸力式井口的頂部設有第一接口；

實驗架，所述實驗架上設有起吊機構，所述起吊機構能夠與所述吸力式井口相接以帶動所述吸力式井口做升降運動；

抽吸組件，包括具有進液口和排液口的抽吸裝置、以及第一管路，所述第一管路的一端可控地連通所述進液口或所述排液口，所述第一管路的另一端與所述第一接口相連通；

以及數據采集模塊，至少用于獲取所述吸力式井口內的壓力信號以及所述吸力式井口的位移信號。

2.如權利要求1所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述吸力式井口為中空的筒體，所述筒體內設有中心管，所述中心管沿所述筒體的軸線延伸設置，所述中心管的底端與所述筒體的底端設置在同一高度，所述中心管的頂端穿設在所述筒體的外側，所述吸力式井口的頂端設有吊耳，所述起吊機構能夠與所述吊耳相連接。

3.如權利要求2所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述實驗架上設有橫置滑軌，所述起吊機構可滑動地設置在所述橫置滑軌上，所述起吊機構包括可滑動地設置在所述橫置滑軌上的吊機、以及設置在所述吊機上的拉索，所述拉索與所述吊耳可拆卸地相接。

4.如權利要求1所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述數據采集模塊包括記錄儀、位移傳感器、以及壓力變送器，所述位移傳感器設置在所述吸力式井口上，所述位移傳感器能夠獲取所述吸力式井口的位移信號，所述吸力式井口上還設有第二接口，所述壓力變送器通過所述第二接口與所述吸力式井口的內腔相連通，所述壓力變送器能夠獲取所述吸力式井口內的壓力信號，所述記錄儀與所述位移傳感器和所述壓力變送器電連接，所述記錄儀能夠存儲所述位移信號和所述壓力信號。

5.如權利要求4所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述抽吸裝置包括離心泵，所述離心泵具有所述進液口和所述排液口；在所述進液口與所述第一管路處于連通狀態下，所述排液口與所述實驗水層相連通；在所述排液口與所述第一管路處于連通狀態下，所述進液口與所述實驗水層相連通。

6.如權利要求5所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述實驗池上還設有站臺，所述站臺沿所述實驗池的周向設置在所述實驗池的側壁，所述離心泵和/或所述記錄儀設置在所述站臺上。

7.如權利要求1所述的水下吸力式井口模擬實驗系統，其特征在于，所述水下吸力式井口模擬實驗系統還包括操作臺、以及扶正架，所述操作臺置于所述實驗池的頂端，所述操作臺上設有供所述吸力式井口通過的月池；所述扶正架設置在所述月池與所述實驗土層之間形成導向通道，所述吸力式井口能夠沿所述導向通道下入所述實驗土層。

8.一種水下吸力式井口模擬實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

安裝并檢查所述水下吸力式井口模擬實驗裝置；

使吸力式井口接觸實驗土層并排出所述吸力式井口內的空氣；

啟動抽吸組件和起吊機構將所述吸力式井口下入所述實驗土層；

停止操作并靜置目標時間；

通過所述抽吸組件和/或所述起吊機構使所述吸力式井口退出所述實驗土層；

監測并記錄所述吸力式井口在下入和退出所述實驗土層過程中的位移信號及壓力信號。

9.如權利要求8所述的水下吸力式井口模擬實驗方法，其特征在于，所述通過所述抽吸組件和/或所述起吊機構使所述吸力式井口退出所述實驗土層具體包括如下步驟：

啟動所述抽吸組件向所述吸力式井口內注入空氣和/或水體，將所述吸力式井口從所述實驗土層中頂起；

當所述吸力式井口的高度位置不發生變化時，停止所述抽吸組件；

將所述起吊機構與所述吸力式井口相連接，利用所述起吊機構上提所述吸力式井口，使所述吸力式井口完全退出所述實驗土層。

10.如權利要求8所述的水下吸力式井口模擬實驗方法，其特征在于，所述使吸力式井口接觸實驗土層并排出所述吸力式井口內的空氣具體包括如下步驟：

將所述起吊機構與所述吸力式井口相連接；

啟動所述起吊機構從操作臺將所述吸力式井口提起；

將扶正架由操作臺的月池下入至操作臺與所述實驗土層之間；

控制所述起吊機構將所述吸力式井口由所述扶正架的導向通道下入；

當所述吸力式井口即將接觸所述實驗土層時，停止所述起吊機構；

開啟所述抽吸組件排出所述吸力式井口內的空氣。