CN202522434U - 石油井下构造声学性能检测模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种石油井下构造声学性能检测模拟装置，包括圆形的测试容器，所述测试容器的内侧壁设置有吸声材料层，所述测试容器的中央设置有套管，套管外包裹有水泥环柱体，套管的下端为封闭端，套管内设置有超声波换能器，套管的管体上设置有与套管内部连通的排气弯管、测压弯管和进水弯管，测试容器内设置有可移动的锡纸装置和声强测声仪探头。本实用新型可以模拟井底压强在12MPa以内的石油井下地层，测试超声波换能器在不同压强条件下透过模拟的石油井下地层构造后的作用效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田开发技术领域，特别涉及一种对大功率超声波换能器在不同压强下对石油井下地层的作用效果及声强进行检测的试验模拟装置。
背景技术
低渗透油藏在国内外分布非常广，占有很大的资源量和储量，而我国也均在不同地方发现了规模不等的低渗透致密砂岩储层油藏，随着我国油气勘探开发程度的不断提高，这种低渗透油藏将成为我国油气增储上产的主要资源，在这种背景下，各种采油增油高科技技术就突显出来，而大功率超声波增油技术也就在这种背景下产生了。
为实现对不同压强下(主要是12MPa以内)石油井下超声波换能器的性能及作用效果进行检测，需要一种石油井下构造声学性能检测模拟装置。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能模拟井底压强在12MPa以内的石油井下地层，用于测试超声波换能器在不同压强条件下透过模拟的石油井下地层构造后的作用效果的石油井下构造声学性能检测模拟装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，包括一圆形的测试容器，所述测试容器的内侧壁设置有吸声材料层，用于消除内侧壁反射对试验结果产生影响；所述测试容器的中央设置有套管，用于模拟的石油井下套管；所述套管外包裹有水泥环柱体，用于模拟固井水泥环及井底的岩石结构；所述套管的下端为封闭端，套管内设置有超声波换能器，套管的管体上设置有与套管内部连通的排气弯管、测压弯管和进水弯管，排气弯管上设置有排气阀门，测压弯管上设置有测压阀门和测压表，进水弯管上设置有进水阀门；所述测试容器内设置有可移动的锡纸装置和声强测声仪探头。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述测试容器为测试水池，测试水池的直径为4m，深度为5.5m，测试水池的底部及侧面均覆盖有混凝土。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述测试容器内设置有抽水泵，用于更换测试容器中的水，防止因水中杂质太多影响到测试效果。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述套管为无缝钢管，该无缝钢管的内径为135mm-140mm，无缝钢管的厚度为5mm-6mm，无缝钢管的高为5.0米-5.2米。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述水泥环柱体为采用抗硫酸盐D等级标号的混凝土所制的水泥环柱体，水泥环柱体的高为3.8米-4.0米，厚度为0.9米-1.0米。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述套管的上端焊接有下法兰盘，所述超声波换能器的上端与上法兰盘固定连接，下法兰盘厚度为35±0.5mm，上法兰盘厚度为40±0.5mm，且下法兰盘和上法兰盘之间经紧固后，耐压不得小于15MPa。进一步，所述上法兰盘上焊接有连接超声波换能器的后盖螺帽，以方便超声波换能器放入套管打压后，超声波电缆与超声波换能器可快速相连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述水泥环柱体的侧面通过侧支撑架与测试容器的内侧壁连接，水泥环柱体的底部通过底支撑架与测试容器的底部连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述套管下部还连接一排水弯管，该排水弯管上设置有排水电控阀门。
锡纸装置包括锡纸框和设置在锡纸框内的锡纸，锡纸装置的检测范围为：锡纸装置放置距离从水泥环柱体开始，到测试容器内侧壁15cm左右，且围绕水泥环柱体一周不同深度处均可测试。
声强测声仪探头放置距离从水泥环柱体外1cm开始，到测试容器内侧壁15cm左右，且围绕水泥环柱体一周不同深度处均可测试。
本实用新型可以模拟井底压强在12MPa以内的石油井下地层，测试超声波换能器在不同压强条件下透过模拟的石油井下地层构造后的作用效果。
本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。
如图1所示，石油井下构造声学性能检测模拟装置，包括一测试容器，测试容器为测试水池1，测试水池1的直径为4m，深度为5.5m，测试水池的底部及侧面均覆盖有混凝土(抗硫酸盐D等级)，以防止测试水池中水渗出。测试水池为圆形，使超声波换能器所发出的声波在半径相同的一周，声强作用效果相同。测试水池的内侧壁覆盖厚度2mm的吸声材料层(聚酯纤维吸板材料)2，用于消除内侧壁反射对试验结果产生影响。
测试容器的中央设置有套管6，用于模拟的石油井下套管；套管6为无缝钢管，该无缝钢管的内径为135mm-140mm，无缝钢管的厚度为5mm-6mm，无缝钢管的高为5.0米-5.2米。套管6下端被焊密封，且被固定于测试水池1的水泥底座8中。
套管6的上端焊接有下法兰盘，下法兰盘14上有六个螺口，用于密封打压。在套管上距下法兰盘50cm，下距套管底部40cm处包裹厚度为1m，高度为4.0m的水泥环柱体4，用于模拟固井水泥环及井底的岩石结构，达到与井底环境相符，增强其试验数据的准确性。水泥环柱体为采用抗硫酸盐D等级标号的混凝土所制的水泥环柱体。水泥环柱体4的侧面通过侧支撑架9与测试容器的内侧壁连接，水泥环柱体的底部通过底支撑架7与测试容器的底部连接。
套管内放置有超声波换能器5，超声波换能器5的上端与上法兰盘16固定连接，下法兰盘厚度为35±0.5mm，上法兰盘厚度为40±0.5mm，且下法兰盘和上法兰盘之间经紧固后，耐压不得小于15MPa。上法兰盘上焊接有连接超声波换能器的后盖螺帽，以方便超声波换能器放入套管打压后，超声波电缆15与超声波换能器5可快速相连接。
在靠近套管的下法兰盘底焊接有一排气弯管18，排气弯管18与封闭容腔连通，排气弯管18上连有排气阀门17，用于模拟套管内加压时排气及泄压排水。在套管上的排气弯管下端20cm处焊接有测压弯管13，测压弯管13上连接有测压阀门12，测压阀门上安装有测压表11(量程为16MPa)，用于测量模拟套管内部压强。在套管上的排气弯管下35cm对角处焊接有进水弯管19，进水弯管19上连接有进水阀门20，用于模拟套管内加压时进水控制，进水阀门20连接外接打压泵导管。排气弯管、测压弯管和进水弯管均为耐压无缝钢管，其直径均为22±1mm，厚度为3.5±0.05mm。
套管下端侧面焊接排水弯管21，排水弯管21上接有排水电控阀门22，用于模拟套管排水。
测试水池1的底部安装有抽水泵23(德国基格边立式抽水泵)，用于经常性更换测试水池中的水，防止因水中杂质太多影响到测试效果。
测试容器内设置有可移动的锡纸装置3和声强测声仪探头10。锡纸装置包括锡纸框和设置在锡纸框内的锡纸，锡纸装置的检测范围为：锡纸装置放置距离从水泥环柱体开始，到测试容器内侧壁15cm左右，且围绕水泥环柱体一周不同深度处均可测试。声强测声仪探头放置距离从水泥环柱体外1cm开始，到测试容器内侧壁15cm左右，且围绕水泥环柱体一周不同深度处均可测试。
测试超声空化效果时，用绳索将锡纸框放入测试水池1中，锡纸框放置测试位置范围：距离可从水泥环柱体4开始，到测试水池1的内侧壁15cm左右，且检测锡纸框围绕水泥环柱体4一周不同深度均可测试。作用一段时间后，提出锡纸框，根据锡纸中空洞的多少，评价超声波空化的作用效果；测试声强数值时，将声强测声仪探头10(GB/T 17561-1998声强测量仪及探头)用防水绝缘电缆放置所测位置(测试范围：放置距离从水泥环外10cm开始，到测试水池内侧壁15cm左右，且检测锡纸框围绕水泥环一周不同深度均可测试)，读其探头所连的声强测试仪示数。
本实用新型的操作过程如下：
1、首先，向测试水池1中注入清水至模拟石油井下地层构造的水泥环柱体4被水完全浸没。将超声波换能器5与上法兰盘16紧固，然后在上、下法兰盘14的密封面涂敷黄油，并在密封面上放置与法兰盘相匹配的密封圈(确保打压能够正常)，然后将连接上法兰盘的超声波换能器5放入套管6中，将上、下法兰盘进行固定密封，将超声波电缆15与超声波换能器5连接。
2、打开进水阀门20和排气阀门17，将进水阀门20与外接打压泵套管相连，然后开启打压泵对套管6注水加压，至排气阀门17排出大量的水时，关闭排气阀门17，打压泵继续运行，至套管相连接的测压表11示数接近所要压强时，缓慢关闭进水阀门20，点动打压泵至所需压强时完全关闭进水阀门。然后将安装有锡纸的锡纸框和声强测声仪探头10放置测试位置，启动超声波换能器5，进行测试。需要提升套管内压强时，打开进水阀门，继续注水加压至测压表示数接近所要压强时，缓慢关闭进水阀门，点动打压泵至所需压强时完全关闭进水阀门。需要降低套管内压强时，缓慢打开排气阀门，泄压至所需压强，关闭排气阀门。
3、测试完毕后，打开排气阀门17对套管进行泄压，直到压力表示数归零时，松开上、下法兰盘的紧固螺丝，取出超声波换能器5，然后开启排水电控阀门22，运用地面抽水机对无缝钢管模拟的石油井下套管进行抽排水，至模拟套管中水排尽时，关闭排水电控阀门22，并用遮盖物盖住套管口，以免环境中的杂质进入，堵塞排水管道。测试水池中水如需更换，可运用测试水池底部抽水泵23，将测试水池中水排尽后，往测试水池中重新注入清水。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，包括一圆形的测试容器，所述测试容器的内侧壁设置有吸声材料层；所述测试容器的中央设置有套管；所述套管外包裹有水泥环柱体；所述套管的下端为封闭端，套管内设置有超声波换能器，套管的管体上设置有与套管内部连通的排气弯管、测压弯管和进水弯管，排气弯管上设置有排气阀门，测压弯管上设置有测压阀门和测压表，进水弯管上设置有进水阀门；所述测试容器内设置有可移动的锡纸装置和声强测声仪探头。
2.根据权利要求1所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述测试容器为测试水池，测试水池的直径为4m，深度为5.5m，测试水池的底部及侧面均覆盖有混凝土。
3.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述测试容器内设置有抽水泵。
4.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述套管为无缝钢管，该无缝钢管的内径为135mm-140mm，无缝钢管的厚度为5mm-6mm，无缝钢管的高为5.0米-5.2米。
5.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述水泥环柱体为采用抗硫酸盐D等级标号的混凝土所制的水泥环柱体，水泥环柱体的高为3.8米-4.0米，厚度为0.9米-1.0米。
6.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述套管的上端焊接有下法兰盘，所述超声波换能器的上端与上法兰盘固定连接，下法兰盘厚度为35±0.5mm，上法兰盘厚度为40±0.5mm，且下法兰盘和上法兰盘之间经紧固后，耐压不小于15MPa。
7.根据权利要求6所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述上法兰盘上焊接有连接超声波换能器的后盖螺帽。
8.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述水泥环柱体的侧面通过侧支撑架与测试容器的内侧壁连接，水泥环柱体的底部通过底支撑架与测试容器的底部连接。
9.根据权利要求2所述的石油井下构造声学性能检测模拟装置，其特征在于，所述套管下部还连接一排水弯管，该排水弯管上设置有排水电控阀门。
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