[实用新型]一种井下环境模拟装置

权利要求书

1.一种井下环境模拟装置，其特征在于：所述井下环境模拟装置包括模拟井筒(1)、地层岩心模拟模块(2)、地层流体模拟模块(3)、地层压力模拟模块(4)、环空压力模拟模块(5)和数据采集与控制模块(7)；

所述模拟井筒(1)用于模拟井眼，待测的井下工具或仪器放置在所述模拟井筒(1)内；

所述地层岩心模拟模块(2)用于模拟水平方向地层，其安装在所述模拟井筒(1)的筒壁上，其一端与模拟井筒(1)的内腔相连通，另一端与地层流体模拟模块(3)的一端相连通；

所述地层流体模拟模块(3)用于模拟真实地层流体，其一端与地层岩心模拟模块(2)相连通，另一端与地层压力模拟模块(4)相连通；

所述地层压力模拟模块(4)用于模拟地层压力，其输出的压力通过地层流体模拟模块(3)的传递，作用在地层岩心模拟模块(2)上；

所述环空压力模拟模块(5)用于模拟井底环空压力，其与模拟井筒(1)的内腔连通，向模拟井筒(1)内部施加高压；

所述数据采集与控制模块(7)用于对地层压力模拟模块(4)的输出值即地层压力、环空压力模拟模块(5)的输出值即环空压力做闭环反馈控制，使地层压力、环空压力的输出值与各自的预设值相近，对地层压力与环空压力进行精确控制。

2.根据权利要求1所述的井下环境模拟装置，其特征在于：所述模拟井筒(1)包括上端盖、井壁和下端盖，所述井壁为套筒结构，两端带有外翻边，上端盖与井壁上端的外翻边通过螺栓连接，下端盖与井壁下端的外翻边通过螺栓连接；井筒的内腔形成了测试井下工具与仪器的空间；在所述模拟井筒(1)的筒壁上开有入口，在上端盖上开有出口。 

3.根据权利要求2所述的井下环境模拟装置，其特征在于：所述井下环境模拟装置进一步包括井底温度模拟模块(6)，其向模拟井筒(1)内提供高温流体，用于模拟井底温度。

4.根据权利要求3所述的井下环境模拟装置，其特征在于：所述井下环境模拟装置进一步包括热交换器(8)，所述热交换器(8)螺旋缠绕在所述模拟井筒(1)的外壁上；

所述井底温度模拟模块(6)包括电机、高温液压泵、电加热器、双向液压锁、电磁换向阀、电磁阀和温度传感器；所述电机与高温液压泵相连，带动高温液压泵回转；高温液压泵有2个接口，第一个接口与电磁换向阀相连，第二个接口与电磁阀相连；电磁换向阀有3个接口，第一个接口与液压泵连接，第二个接口与油箱相连，第三个接口与双向液压锁连接；双向液压锁的4个接口，分别连接模拟井筒(1)筒壁上的入口、模拟井筒(1)的上端盖上的出口、电磁换向阀及油箱；电磁阀有2个接口，第一个接口与液压泵连接，第二个接口与热交换器(8)的上端连接，热交换器(8)的下端接入油箱；在双向液压锁与模拟井筒(1)的上端盖上的出口之间的管路上装有温度传感器；在所述双向液压锁与模拟井筒(1)上端盖上的出口之间的管路上安装有截止阀；数据采集与控制模块(7)分别连接电加热器和温度传感器；

所述数据采集与控制模块(7)进一步用于对井底温度模拟模块(6)的输出值即井底温度做闭环反馈控制，使井底温度的输出值与预设值相近，对井底温度进行精确控制。

5.根据权利要求1所述的井下环境模拟装置，其特征在于：所述环空压力模拟模块(5)包括电机、液压泵、电磁阀、调速阀、增压缸、电磁换向阀和压力传感器； 

所述电机与液压泵相连，电磁换向阀的第一个接口与液压泵相连通，第二个接口与冷却器相连通，冷却器再与过滤器相连通，第三个接口与调速阀的一端相连通，调速阀的另一端与增压缸的下腔相连通，第四个接口与增压缸的上腔连通，增压缸的上腔与电磁阀的一个接口相连通，电磁阀的另一个接口与模拟井筒(1)的筒壁上的入口连接；所述压力传感器安装在所述环空压力模拟模块(5)与模拟井筒(1)连接的管路上；所述数据采集与控制模块(7)分别与液压泵和压力传感器连接。

6.根据权利要求1至5任一所述的井下环境模拟装置，其特征在于：在所述地层岩心模拟模块(2)内部装有岩心；

根据试验要求，可更换不同物理性质的岩心，模拟水平方向地层；

根据试验要求，在所述地层流体模拟模块(3)内可更换不同性质的流体模拟真实地层流体。

7.根据权利要求1至5任一所述的井下环境模拟装置，其特征在于：所述地层压力模拟模块(4)采用液压系统，其输出的高压油液先进入地层流体模拟模块(3)，再通过地层流体模拟模块(3)进入地层岩心模拟模块(2)；

所述地层岩心模拟模块(2)包括外安装座、法兰盘、高压油口、模拟岩心安装座、岩心和密封件；所述模拟岩心安装座和外安装座均为一端带法兰的套筒状结构，岩心外包裹有密封件，岩心及密封件一起安装在所述模拟岩心安装座内，模拟岩心安装座再安装在外安装座内，模拟岩心安装座的法兰的内端面与外安装座的法兰的外端面接触，模拟岩心安装座的法兰的外端面与法兰盘接触，通过螺栓将法兰盘、模拟岩心安装座和外安装座固定在一起；所述外安装座固定在模拟井筒(1)的井壁上，模拟岩心安装座一端插入地层岩心模拟模块安装孔内，在法兰盘的中心安装有高压油口，模拟地层流体通过高压油口进入岩心，再通过岩心渗透进入模拟井筒(1)内； 

所述地层流体模拟模块(3)为液压缸结构，缸体内装有活塞，活塞将缸体分为两个腔，活塞的一侧为高压液压油腔，另一侧为模拟地层流体腔；在所述高压液压油腔一侧开有液压油入口，在高压液压油腔上端开有排气口；在所述模拟地层流体腔的一侧开有模拟地层流体出口，在模拟地层流体腔的上端开有模拟地层流体注入口；所述液压油入口与地层压力模拟模块(4)相连通，所述模拟地层流体出口与地层岩心模拟模块(2)上的高压油口相连通；电机与液压泵相连，电磁换向阀的第一个接口与液压泵相连通，第二个接口与冷却器相连通，冷却器与过滤器相连通，第三个接口通过双向液压锁与调速阀的接口相通，调速阀与增压缸的下腔相连通，第四个接口通过双向液压锁与增压缸的上腔连通；增压缸的上腔也与电磁阀连通；液压泵的出油口还接有溢流阀；

所述地层压力模拟模块(4)包括电磁阀、增压缸、调速阀、电磁换向阀、液压泵和电机；电机与液压泵相连，电磁换向阀的第一个接口与液压泵相连通，第二个接口与冷却器相连通，冷却器与过滤器相连通，第三个接口通过双向液压锁与调速阀的接口相通，调速阀与增压缸的下腔相连通，第四个接口通过双向液压锁与增压缸的上腔连通，增压缸的上腔也与电磁阀连通，液压泵的出油口还接有溢流阀。