【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气田开发实验探究领域，具体涉及一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置及其工作方法。
技术介绍
1、水泥环对于井筒密封完整性的维持至关重要。特别是在水力压裂过程中，水泥环界面的破坏常常引发环空窜流，甚至导致压裂施工的失败。关于固井界面微环隙的产生与扩展问题，目前国内外学者大都通过理论模型分析注液过程中固井界面微环隙的扩展规律，或利用内聚力数值模型进行了水平段水泥环/地层界面在压裂工况下的微环隙的扩展长度。理论模型或数值计算虽然利于分析不同因素对于固井界面微环隙扩展规律的影响，但是由于模型过于简化、部分模型参数难以获取等原因，准确性需要室内实验来验证。
2、在固井界面微环隙扩展研究方面，国内外还没有一种很合适的实验装置或方案，目前主要以数学计算与数值模拟两方面研究为主。因此，有必要建立一套实验装置，对理论模型或数值计算进行修正，给油田压裂现场提供有价值的参考数据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置及其工作方法，该装置可用于模拟水力压裂过程中固井界面微环隙扩展过程，便于实时观察界面微环隙的扩展过程，装置稳定可靠，实验过程直观，模拟结果可靠性高。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，包括铝管，铝管外套设环氧树脂胶，环氧树脂胶和铝管设置在聚甲基丙烯酸甲酯的通孔内，聚甲基丙烯酸甲酯的外侧设置至少一个高速摄像机，铝管连接进液管路
4、铝管内部的两端均设置有第一内接头和第二内接头，铝管与第一内接头和第二内接头之间均设置有密封垫圈，第一内接头连接第一固定接头，第二内接头连接第二固定接头，第一固定接头和第二固定接头均嵌设在聚甲基丙烯酸甲酯的孔内，聚甲基丙烯酸甲酯与第一固定接头和第二固定接头之间均设置有密封环。
5、第一内接头和第一固定接头均开设有一个通孔，进液管路通过第一内接头和第一固定接头的通孔与铝管内部连通。
6、第二固定接头开设至少一个通孔，铝管和环氧树脂胶的间隙与环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯的间隙通过第二固定接头的通孔连通流体控制阀。
7、聚甲基丙烯酸甲酯为长方体，聚甲基丙烯酸甲酯开设通孔的两个端面为正方形。
8、加热棒位于流体控制阀与第三压力传感器之间。
9、流体控制阀与流体管路之间设置有流体分离釜，流体控制阀与流体分离釜之间设置有第二压力传感器。
10、流体分离釜包括过滤器外壳，过滤器外壳内设置流体过滤膜，流体过滤膜连接流体管路，流体过滤膜与过滤器外壳之间为过滤器内腔，过滤器内腔中有有色染剂。
11、流体过滤膜与过滤器外壳均为圆筒形状。
12、一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置的工作方法，包括以下步骤：
13、s1.通过进液管路向铝管内通入液体，同时观察记录第一压力传感器的数值；
14、s2.通过流体管路向铝管和环氧树脂胶的间隙与环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯的间隙通入标记液，调节加热棒和流体控制阀以改变标记液的密度、粘度和流量；
15、s3.调节好加热棒和流体控制阀后，通过高速摄像机以0.01s的时间间隔捕捉聚甲基丙烯酸甲酯上的微环隙的扩展过程，同时观察记录第三压力传感器的数值；
16、s4.利用高速摄像机拍摄的照片，刻画不同时刻微环隙的扩展边界，得到微环隙在固井界面内的扩展规律曲线。
17、与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果如下：
18、本专利技术的实验装置包括铝管，铝管外套设环氧树脂胶，环氧树脂胶和铝管设置在聚甲基丙烯酸甲酯的通孔内，铝管用于模拟井下井筒的套管，环氧树脂胶用于模拟固井水泥环，聚甲基丙烯酸甲酯用于模拟地层岩石。聚甲基丙烯酸甲酯的外侧设置至少一个高速摄像机，高速摄像机可用于实时监测捕捉环氧树脂胶中的界面微环隙扩展边界的位置。铝管连接进液管路，从而保证铝管内有一定的流体压力，进液管路上设置有第一压力传感器，用于实时监测铝管内的流体压力。铝管和环氧树脂胶的间隙与环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯的间隙均通过流体控制阀连接流体管路，用于向铝管和环氧树脂胶的间隙与环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯的间隙通入标记液，铝管和流体控制阀之间设置有第三压力传感器和加热棒，流体控制阀和加热棒可用于改变标记液的密度、粘度和流量，第三压力传感器可用于实时监测通过流体控制阀后的标记液的压力。该装置便于实时观察界面微环隙的扩展过程，稳定可靠。
19、进一步的，铝管内部的两端均设置有第一内接头和第二内接头，铝管与第一内接头和第二内接头之间设置有密封垫圈，用于防止液体泄露，保证铝管内的液体压力。第一内接头连接第一固定接头，第二内接头连接第二固定接头，第一固定接头和第二固定接头均嵌设在聚甲基丙烯酸甲酯的孔内，用于支撑铝管和环氧树脂胶，增强了装置的稳定性。聚甲基丙烯酸甲酯与第一固定接头和第二固定接头之间均设置有密封环，防止标记液泄露，同时保证间隙内的液压。
20、进一步的，流体控制阀与流体管路之间设置有流体分离釜，流体分离釜可用于制备标记液，流体控制阀与流体分离釜之间设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于实时监测流体分离釜内的液体压力。
21、本专利技术的方法，通过本实验装置模拟固井界面在水压驱动下的扩展过程，利用进液管路向铝管内通入液体，利用流体管路向铝管和环氧树脂胶的间隙与环氧树脂胶和聚甲基丙烯酸甲酯的间隙通入标记液，保证铝管内外均具有一定压力，保证实验稳定进行。利用高速摄像机实时捕捉环氧树脂胶内的界面微环隙的扩展边界，刻画不同时刻微环隙的扩展边界，得到微环隙在固井界面内的扩展规律曲线。微环隙的扩展过程可视化，微环隙的扩展过程可实时监测，实验过程直观，模拟结果可靠性高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，包括铝管(3)，铝管(3)外套设环氧树脂胶(2)，环氧树脂胶(2)和铝管(3)设置在聚甲基丙烯酸甲酯(6)的通孔内，聚甲基丙烯酸甲酯(6)的外侧设置至少一个高速摄像机(7)，铝管(3)连接进液管路(18)，进液管路(18)上设置有第一压力传感器(1)，铝管(3)和环氧树脂胶(2)的间隙与环氧树脂胶(2)和聚甲基丙烯酸甲酯(6)的间隙均通过流体控制阀(10)连接流体管路(14)，铝管(3)和流体控制阀(10)之间设置有第三压力传感器(11)和加热棒(9)。
2.如权利要求1所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述铝管(3)内部的两端均设置有第一内接头(5)和第二内接头(19)，铝管(3)与第一内接头(5)和第二内接头(19)之间均设置有密封垫圈(4)，第一内接头(5)连接第一固定接头(17)，第二内接头(19)连接第二固定接头(20)，第一固定接头(17)和第二固定接头(20)均嵌设在聚甲基丙烯酸甲酯(6)的孔内，聚甲基丙烯酸甲酯(6)与第一固定接头(17)和第二固定接头(20)之间均设置有密封环
3.如权利要求2所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述第一内接头(5)和第一固定接头(17)均开设有一个通孔，进液管路(18)通过第一内接头(5)和第一固定接头(17)的通孔与铝管(3)内部连通。
4.如权利要求2所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述第二固定接头(20)开设至少一个通孔，铝管(3)和环氧树脂胶(2)的间隙与环氧树脂胶(2)和聚甲基丙烯酸甲酯(6)的间隙通过第二固定接头(20)的通孔连通流体控制阀(10)。
5.如权利要求4所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯(6)为长方体，聚甲基丙烯酸甲酯(6)开设通孔的两个端面为正方形。
6.如权利要求1所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述加热棒(9)位于流体控制阀(10)与第三压力传感器(11)之间。
7.如权利要求1所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述流体控制阀(10)与流体管路(14)之间设置有流体分离釜(12)，流体控制阀(10)与流体分离釜(12)之间设置有第二压力传感器(8)。
8.如权利要求7所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述流体分离釜(12)包括过滤器外壳(16)，过滤器外壳(16)内设置流体过滤膜(13)，流体过滤膜(13)连接流体管路(14)，流体过滤膜(13)与过滤器外壳(16)之间为过滤器内腔(15)，过滤器内腔(15)中有有色染剂。
9.如权利要求8所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述流体过滤膜(13)与过滤器外壳(16)均为圆筒形状。
10.一种如权利要求1所述的固井界面微环隙水驱扩展的实验装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，包括铝管(3)，铝管(3)外套设环氧树脂胶(2)，环氧树脂胶(2)和铝管(3)设置在聚甲基丙烯酸甲酯(6)的通孔内，聚甲基丙烯酸甲酯(6)的外侧设置至少一个高速摄像机(7)，铝管(3)连接进液管路(18)，进液管路(18)上设置有第一压力传感器(1)，铝管(3)和环氧树脂胶(2)的间隙与环氧树脂胶(2)和聚甲基丙烯酸甲酯(6)的间隙均通过流体控制阀(10)连接流体管路(14)，铝管(3)和流体控制阀(10)之间设置有第三压力传感器(11)和加热棒(9)。
2.如权利要求1所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述铝管(3)内部的两端均设置有第一内接头(5)和第二内接头(19)，铝管(3)与第一内接头(5)和第二内接头(19)之间均设置有密封垫圈(4)，第一内接头(5)连接第一固定接头(17)，第二内接头(19)连接第二固定接头(20)，第一固定接头(17)和第二固定接头(20)均嵌设在聚甲基丙烯酸甲酯(6)的孔内，聚甲基丙烯酸甲酯(6)与第一固定接头(17)和第二固定接头(20)之间均设置有密封环。
3.如权利要求2所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特征在于，所述第一内接头(5)和第一固定接头(17)均开设有一个通孔，进液管路(18)通过第一内接头(5)和第一固定接头(17)的通孔与铝管(3)内部连通。
4.如权利要求2所述的一种固井界面微环隙水驱扩展的实验装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫炎，韩礼红，杨尚谕，王建军，曹婧，牟易升，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。