[实用新型]一种井下环境模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于油田、矿山等行业的试验装置领域，具体涉及一种井下环境模拟装置。

背景技术

目前，有关井下环境模拟的技术包括以下几种：

西南石油大学设计了模拟3000m井下工况的高温高压模拟井筒，是一种井下工具和仪器仪表研发的试验平台。该装置通过泵和电加热器循环加热井筒内的液压油，使其基本达到预期温度。用加压泵循环加压至设定压力，再由循环泵和盘管保持设定温度，实现井下温度和压力环境。该装置由加温系统与加压系统两部分构成，包括循环泵、电加热器、电磁换向阀、井筒、加压柱塞泵、加压阀等。该装置的井筒内径为φ177.8mm，模拟井内温度120℃，井底压力40MPa。该装置没有地层岩心模块与地层流体模拟模块。另外，试验时可放入到模拟井筒内部的仪器外径范围较小，且模拟的井底压力较小，因此其应用范围受到了限制。

原地矿部探矿工艺研究所研制了M150模拟井筒，用来模拟井底状况和井底参数，解决野外试验研制工作周期长，费用高，检测手段欠缺等问题。该装置由底座、筒体、观察筒、出水口组件、密封部分组成。最大模拟井底压力2.45MPa，模拟温度最高150℃。

胜利石油管理局钻井工艺研究院提出了研制模拟6000m深井钻进模拟井筒的机构的方案。该装置主要由上固定帽、支座、泥浆出口、上密封塞、上钢端帽、高压胶囊、加热层等部分组成。利用该装置可进行井下钻具工艺技术研究，深井钻井液特性与钻进地层相适应试验等工作。模拟上覆岩层压力150MPa，围压70MPa，井底压力82.5MPa，岩样温度220℃。井底温度由岩样周围的加热套模拟，井底压力由钻井液密闭回路控制。

大庆石油管理局研制了可模拟6000m井下环境的钻井全尺寸综合模拟试验装置。其中高温高压模拟井筒由油压泵组合体、轴压泵、调压泵、密封压力泵、岩石试样等组成。可模拟井底岩石温度210℃，孔隙压力64.2MPa，。井底温度由安装在井筒外壁的加热套及从钻头喷出的高温钻井液来维持。井底压力采用钻井液密闭回路来控制。该装置为钻井模拟台架，动态模拟钻井过程，井筒内岩心模拟垂直方向地层。

上述原地矿部探矿工艺研究所研制的M150模拟井筒、胜利石油管理局钻井工艺研究院研制的模拟6000m深井钻井模拟井筒和大庆石油管理局研制的模拟6000m井下环境钻井全尺寸综合模拟试验装置，都是动态模拟井下钻具工况，进行钻井液、岩样、性能试验研究，还可进行地层岩石特征、破碎机理、破岩工具等课题研究。但是，这三种装置中岩心均安装在装置的井筒中部，模拟的是垂直方向地层，不能模拟水平方向地层。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种井下环境模拟装置，可在地面模拟井下真实环境，可作为随钻地层压力测量短节及其它井下工具、仪器的地面试验、测试平台。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种井下环境模拟装置，该装置包括模拟井筒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。

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。

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。