水平井渗流实验装置

摘要

本发明涉及一种模拟和研究水平井周围地层向水平井筒渗流的水平井渗流实验装置。它能清楚展现自然界无法观测到的水平井渗流状况，并分析不同水平井完井方式对水平井周围地层渗流的影响。其技术方案：主体支架安在底座上，主体支架下部安有流入端支架和流出端支架；渗流观察板安在主体支架中部，渗流观察板中部安有渗流槽，渗流槽内的管流腔插有水平段模拟井筒；储水罐安在主体支架下部中间，高压气泵与储气罐安在主体支架下部流入端；注入管线组安在渗流观察板的流入端，每根注入管线接有示踪剂注入盒；水平段模拟井筒用可视连接筒和柔性连接筒连接垂直段模拟井筒。本发明用于分析不同水平井完井方式对水平井周围地层渗流的影响。

主权项

水平井渗流实验装置，由主体支架、渗流观察板、高压气泵、储水槽、水泵、计算机、数据采集卡、渗流槽、水平段模拟井筒和摄像机组成，其特征是：主体支架（1）安装在底座（19）上面，主体支架（1）的下部流入端安装有流入端支架（9），主体支架（1）的下部流出端安装有流出端支架（26）；渗流观察板（3）安装在主体支架（1）的中部，用流入端固定螺钉（6）和流出端固定螺钉（33）将渗流观察板（3）左右两边固定在主体支架（1）上；渗流观察板（3）的流出端设置有导向槽（34），流出端固定螺钉（33）卡在导向槽（34）内，渗流观察板（3）的中部安装有渗流槽（27），渗流槽（27）内部的管流腔（45）插有水平段模拟井筒（30），密封橡胶圈（29）密闭渗流槽（27）出口内壁与水平段模拟井筒（30）外壁的空隙；渗流观察板（3）上面安装有照明灯架（2），每个照明灯架（2）内设置有照明灯（39）；储水槽（21）安装在主体支架（1）下部中间，在储水槽（21）中装有水泵（22），水泵（22）出口连接液相恒压阀（10），水泵（22）出口端与液相恒压阀（10）间安装有液相压力传感器（13）和液相止回阀（12）；高压气泵（20）与储气罐（16）安装在主体支架（1）下部的流入端，高压气泵（20）安装在储气罐支架（18）之下，储气罐（16）安装在储气罐支架（18）之上；高压气泵（20）出口端与气泵止回阀（17）连接，气泵止回阀（17）再与储气罐（16）相连接，储气罐（16）出口端连接气相恒压阀（11），在储气罐（16）出口端与气相恒压阀（11）之间安装有气相压力传感器（15）和气相止回阀（14）；液相恒压阀（10）和气相恒压阀（11）接出管线汇合后与流入止回阀（8）和流入压力传感器（7）连接，流入压力传感器（7）再与注入管线组（4）的入口端连接；注入管线组（4）安装在渗流观察板（3）的流入端，每根注入管线另接有示踪剂注入盒（5），每根注入管线连接的示踪剂注入盒（5）内充满试验用示踪剂；注入管线组（4）的注入管线出口与渗流槽（27）的渗流槽入口（47）一一对应；水平段模拟井筒（30）的出口端用两段可视连接筒（35）和三段柔性连接筒（31）连接垂直段模拟井筒（37），水平段模拟井筒（30）出口处安装有水平井筒跟端压力传感器（32）；垂直段模拟井筒（37）顶部安装有流出压力传感器（38），垂直段模拟井筒（37）顶部出口与储水槽（21）相连接，垂直段模拟井筒（37）顶部出口与储水槽（21）之间安装有流出恒压阀（36）和流出止回阀（28）；在距离渗流观察板（3）背面5‑7m处，设置有摄像机支架（40），摄像机支架（40）上安装有摄像机（41）；计算机（24）与数据采集卡（25）安装在主体支架（1）下部的流出端，数据采集卡（25）安装于计算机支架（23）之下，计算机（24）安装于计算机支架（23）之上；本实验装置内各压力传感器（7、13、15、32、38）用数据线与数据采集卡（25）相连接，数据采集卡（25）再与计算机（24）连接，摄像机（41）用数据线直接与计算机（24）相连接；水平段模拟井筒（30）包含有裸眼完井模拟井筒、割缝衬管完井模拟井筒、射孔完井模拟井筒或砾石充填完井模拟井筒；所述渗流观察板（3）由PVC硬质塑料制成，塑料透光率为96‑98%；渗流槽（27）紧贴于渗流观察板（3）之上，是由1个管流腔（45）和2个渗流腔（43）构成，管流腔（45）位于渗流槽（27）的中间，横截面形状为矩形，管流腔（45）内无填充物；渗流腔（43）位于渗流槽（27）的上下两边，横截面形状为圆心角为4.5°的扇形，渗流腔（43）内填充有PVC硬质塑料颗粒；管流腔（45）与上下渗流腔（43）的交会处安装有渗流隔板（44）；渗流槽（27）紧贴于渗流观察板（3）的渗流腔（43）壁为渗流观察壁（42），渗流槽（27）紧贴于渗流观察板（3）的管流腔（43）壁为管流观察壁（46）；渗流槽（27）的入口端开有7‑13个渗流槽入口（47），渗流槽入口（47）的数目与注入管线组（4）的注入管线数目相同。