CN213478283U - 井下油管泄漏模拟*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种井下油管泄漏模拟***，包括：管柱模拟单元、流体模拟单元和流体收集单元；管柱模拟单元包括顺次连接的水平段、弯曲段和竖直段，竖直段的下端形成进口端，水平段背对竖直段的端部形成出口端；水平段形成管体及环空模拟部分，弯曲段形成液面模拟部分，出口端设有井口模拟部分；管柱模拟单元包括外层管、穿设在外层管中的内层管；外层管与内层管之间形成环空，内层管上设有与环空连通的泄漏孔；流体模拟单元与进口端连通，用于向内层管中充注气体；流体收集单元与井口模拟部分连通，用于回收经由内层管和环空排出的气体。本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***能够实现井下油管泄漏的模拟。

Description

井下油管泄漏模拟***

技术领域

本实用新型属于气井井下油管泄漏检测技术领域，尤其涉及一种井下油管泄漏模拟***，可以实现对生产管柱和流体的模拟。

背景技术

本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

套管及生产管柱泄漏是困扰气井安全开发的重要难题，在油田开发中后期套管及生产管柱发生泄漏的现象尤为严重。油管泄漏会导致天然气泄漏至油管和生产套管之间的环空中，影响气井产量，危害气井安全生产，严重时甚至会发生井喷、井涌。

由于井下管柱具有独特的结构及复杂的井口条件，如存在多层管柱、油套管材质差异、井下高压力大流量天然气流动等，现阶段研究技术很难对井下工况条件进行模拟。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

基于前述的现有技术缺陷，本实用新型实施例提供了一种井下油管泄漏模拟***，其能够实现井下油管泄漏的模拟。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。

一种井下油管泄漏模拟***，包括管柱模拟单元、流体模拟单元和流体收集单元；所述管柱模拟单元包括顺次连接的水平段、弯曲段和竖直段，所述竖直段的下端形成进口端，所述水平段背对所述竖直段的端部形成出口端；所述水平段形成管体及环空模拟部分，所述弯曲段形成液面模拟部分，所述出口端设有井口模拟部分；

所述管柱模拟单元包括：外层管、穿设在所述外层管中的内层管；所述外层管与所述内层管之间形成环空，所述内层管上设有与所述环空连通的泄漏孔；

所述流体模拟单元与所述进口端连通，用于向所述内层管中充注气体；所述流体收集单元与所述井口模拟部分连通，用于回收经由所述内层管和环空排出的气体。

优选地，所述外层管包括：水平段套管、连接在所述水平段套管背对所述井口模拟部分端部的外层弯管、连接在所述外层弯管下端的竖直段套管、设在所述竖直段套管下端的套管封堵端盖。

优选地，所述内层管包括：水平段油管、连接在所述水平段油管背对所述井口模拟部分端部的外层弯管、连接在所述外层弯管下端的竖直段油管、设在所述竖直段油管下端的油管封堵端盖。

优选地，所述内层管还包括：可拆卸地连接在所述竖直段油管与所述油管封堵端盖之间的油管短节，所述泄漏孔设在所述油管短节的管壁上。

优选地，所述油管封堵端盖连接金属软管，所述金属软管的下端经由所述套管封堵端盖穿出与所述流体模拟单元连通。

优选地，所述流体模拟单元包括：制氮机、与所述制氮机连接的低压储罐、与所述低压储罐连接的压缩机、与所述压缩机连接的高压储罐；所述高压储罐与所述金属软管连通。

优选地，所述低压储罐上设有第一安全阀，所述高压储罐上设有第二安全阀；连接所述压缩机与所述高压储罐的管路上设有第一开关阀和第一止回阀，连接所述高压储罐与所述金属软管的管路上设有第二开关阀和流量计。

优选地，所述高压储罐的数量为多个，多个所述高压储罐并联设置。

优选地，所述的井口模拟部分包括：第一端口与所述出口端连接的井口四通、设在所述井口四通第二端口上的封堵件、设在所述连接法兰第三端口上的检测元件、设在所述井口四通第四端口上的闸阀；所述闸阀与所述流体收集单元连通。

优选地，所述流体收集单元包括：与所述闸阀连通的储气罐、与所述储气罐连接的排气管；所述储气罐上设有第三安全阀，连接所述闸阀与所述储气罐的管路上设有第二开关阀和第二止回阀，所述排气管上设有第三开关阀。

本实用新型的管柱模拟单元可以控制泄漏孔形状、大小和位置，可以控制液面的高度。流体模拟单元可以控制泄漏流量，从而可以完成泄漏量，液位深度，泄漏点位置的检测实验。

本实用新型将管柱模拟单元、流体模拟单元和流体收集单元集成为油管泄漏模拟***，能够真实模拟实际工况泄漏形式，具有较高的可操作性和现场的还原度。

本实用新型结构设计简单可靠，能够实现井下油管泄漏的模拟，从而可以更好地从理论和实践方面对油管泄漏进行深入的研究，对油管泄漏检测试验研究的开展提供了基础。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：

图1为本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***的功能模块图；

图2为本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***中管柱模拟单元的结构示意图；

图3为图2中管柱模拟单元的水平段的结构示意图；

图4为图2中管柱模拟单元的弯曲段的结构示意图；

图5为图2中管柱模拟单元的竖直段的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***中流体模拟单元的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***中流体收集单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种井下油管泄漏模拟***，其主要包括三大块：即顺次连接的流体模拟单元100、管柱模拟单元200和流体收集单元300。

如图2所示，管柱模拟单元200整体水平设置，放置在管体支架400上，被架离高出地面，其可包括顺次连接的水平段201、弯曲段202和竖直段203。其中，竖直段203的下端形成进口端，水平段201背对竖直段203的端部(如图2所示意的右端)形成出口端。水平段201形成管体及环空模拟部分，弯曲段202形成液面模拟部分，出口端设有井口模拟部分500。具体的，结合图3和图4所示，管柱模拟单元200包括外层管、穿设在外层管中的内层管。外层管与内层管之间形成环空204，内层管上设有泄漏孔205，泄漏孔205连通环空204与内层管。

其中，流体模拟单元100与管柱模拟单元200的进口端连通，用于向内层管中充注气体。流体收集单元300与设在管柱模拟单元200出口端的井口模拟部分500连通，用于回收经由内层管和环空204排出的气体。

如图3至图5所示，外层管可包括水平段套管206、连接在水平段套管206背对井口模拟部分500端部(如图2所示意的左端)的外层弯管207、连接在外层弯管207下端的竖直段套管208、设在竖直段套管208下端的套管封堵端盖209。

作为优选地，外层管还可以进一步包括可拆卸地连接在竖直段套管208与套管封堵端盖209之间的套管短节210，套管封堵端盖209设在套管短节210的下端。这样，套管封堵端盖209可固定设在套管短节210的下端，而套管短节210与竖直段套管208的下端可拆卸连接。籍此，可通过拆卸套管短节210，可实现竖直段套管208长度的延长和缩短，从而扩展井下油管泄漏模拟***的模拟试验适用范围。

外层管在靠近泄漏孔205的位置处可设有压力计连接端口/温度计连接端口211，以便设置压力计和温度计，实现对泄漏点处的压力和温度的实时检测。压力计和温度计可以将检测到的数据通过采集卡发送给计算处理终端，实现模拟检测。

水平段套管206、外层弯管207和竖直段套管208可通过各自设在端部的法兰实现可拆卸连接。其中，外层弯管207作为储水机构可以形成液面，通过向外层弯管207内注入一定量的水形成液面。连接在外层弯管207下端的竖直段套管208，可以增加液面深度。籍此，实现对实际井深及液面的模拟，使液面模拟更加符合实际工况，进而提高模拟结果的准确性和对实际工程的指导性。

同样的，如图3至图5所示，内层管可包括水平段油管212、连接在水平段油管212背对井口模拟部分500端部(如图2所示意的左端)的内层弯管213、连接在外层弯管207下端的竖直段油管214、设在竖直段油管214下端的油管封堵端盖215。水平段油管212穿设在水平段套管206中，内层弯管213穿设在外层弯管207中，竖直段油管214穿设在竖直段套管208中。

与竖直段套管208相适配的，内层管也可包括可拆卸地连接在竖直段油管214与油管封堵端盖215之间的油管短节216，泄漏孔205设在油管短节216的管壁上，油管封堵端盖215设在油管短节216的下端。从而，通过拆卸油管短节216，可实现竖直段油管214长度的延长和缩短，扩展模拟***的模拟试验适用范围。

如图5所示，油管封堵端盖215可连接有金属软管217，金属软管217的下端经由套管封堵端盖209穿出至外部与流体模拟单元100连通。其中，金属软管217与内层管连通，套管封堵端盖209上可设有穿孔，金属软管217经由该穿孔穿出。

此外，竖直段油管214与油管短节216可使用接箍218相互连接，由油管封堵端盖215实现内层管与环空204的隔离。如图3所示，内层管外可设有管间支撑架219，以使内层管能稳定的固定在外层管中。具体的，管间支撑架219包括套设在内层管外的环体、设在环体外沿周向均匀排布的多个扇形支撑板，扇形支撑板顶抵在内层管的内壁上。

如图6所示，流体模拟单元100可包括制氮机101、与制氮机101连接的低压储罐102、与低压储罐102连接的压缩机103、与压缩机103连接的高压储罐104；高压储罐104与金属软管217连通。其中，低压储罐102上设有第一安全阀105，高压储罐104上设有第二安全阀106。连接压缩机103与高压储罐104的管路上设有第一开关阀107和第一止回阀108，连接高压储罐104与金属软管217的管路上设有第二开关阀109和流量计110。作为优选地，高压储罐104的数量可以为多个，多个高压储罐104并联设置。第一开关阀107位于压缩机103与第一止回阀108，第二开关阀109位于高压储罐104与流量计110之间。

具体的，制氮机101制取氮气，氮气流入低压储罐102储存后，再流入压缩机103，经过压缩机103加压后，流经第一开关阀107和第一止回阀108，进入高压储罐104中。再经过第二开关阀109和流量计110进入金属软管217，与管柱模拟单元200相连。其中，第一安全阀105可以控制低压储罐102内的压力，第二安全阀106可以控制高压储罐104内的压力。第一开关阀107和第二开关阀109可以控制流体的流量，流量计110可以实时监测流体的流量，第一止回阀108可以阻断流体的流通和防止流体倒流。

如图3所示，井口模拟部分500可以包括第一端口与出口端连接的井口四通501、设在井口四通501第二端口上的封堵件、设在井口四通501第三端口上的检测元件、设在井口四通501第四端口上的闸阀502；闸阀502与流体收集单元300连通。

在本实施例中，井口四通501被四通支架503支撑，闸阀502被闸阀支架504支撑。封堵件可以包括设在井口四通501第二端口上的连接法兰505、设在连接法兰505上的法兰端盖506，法兰端盖506用于使井口四通501与外界隔离。检测元件可包括各种传感器，包括但不限于温度传感器、压力传感器、声波传感器等，传感器将采集到的数据通过采集卡发送给计算处理终端，实现模拟检测。

如图7所示，流体收集单元300可以包括与闸阀502连通的储气罐301、与储气罐301连接的排气管302。储气罐301上设有第三安全阀303，连接闸阀502与储气罐301的管路上设有第三开关阀304和第二止回阀305，排气管302上设有第四开关阀306。

具体的，流体从闸阀502流经第二开关阀109和第二止回阀305，再储存在储气罐301中，最后通过第四开关阀306排放到大气中。其中，第四开关阀306和第四开关阀306可以控制流体的流量，第二止回阀305可以阻断流体的流通和防止流体倒流，第三安全阀303可以控制储气罐301内的压力。

本实用新型实施例的井下油管泄漏模拟***的工作原理如下：

通过压缩机103将制氮机101产生的低压气体从低压储气罐301经过加压后泵入高压储气罐301储存，通过操作控制***使得高压储罐104中的气体流入管柱模拟单元200，再经过出口端流入流体收集单元300。在气体流经管柱模拟单元200的过程中，由于内层管1管壁上的泄漏孔2051110内外存在压差，气体会通过泄漏孔205从内层管向环空204内泄漏，通过调节气源使得内层管内气体形成稳定流动，即实现了对井下油管泄漏的模拟。

本实用新型的管柱模拟单元200可以控制泄漏孔205形状、大小和位置，可以控制液面的高度。流体模拟单元100可以控制泄漏流量，从而可以完成泄漏量，液位深度，泄漏点位置的检测实验。

本实用新型将管柱模拟单元200、流体模拟单元100和流体收集单元300集成为油管泄漏模拟***，能够真实模拟实际工况泄漏形式，具有较高的可操作性和现场的还原度。

本实用新型结构设计简单可靠，能够实现井下油管泄漏的模拟，从而可以更好地从理论和实践方面对油管泄漏进行深入的研究，对油管泄漏检测试验研究的开展提供了基础。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容，可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种井下油管泄漏模拟***，其特征在于，包括管柱模拟单元、流体模拟单元和流体收集单元；所述管柱模拟单元包括顺次连接的水平段、弯曲段和竖直段，所述竖直段的下端形成进口端，所述水平段背对所述竖直段的端部形成出口端；所述水平段形成管体及环空模拟部分，所述弯曲段形成液面模拟部分，所述出口端设有井口模拟部分；

所述管柱模拟单元包括：外层管、穿设在所述外层管中的内层管；所述外层管与所述内层管之间形成环空，所述内层管上设有与所述环空连通的泄漏孔；

所述流体模拟单元与所述进口端连通，用于向所述内层管中充注气体；所述流体收集单元与所述井口模拟部分连通，用于回收经由所述内层管和环空排出的气体。

2.如权利要求1所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述外层管包括：水平段套管、连接在所述水平段套管背对所述井口模拟部分端部的外层弯管、连接在所述外层弯管下端的竖直段套管、设在所述竖直段套管下端的套管封堵端盖。

3.如权利要求2所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述内层管包括：水平段油管、连接在所述水平段油管背对所述井口模拟部分端部的外层弯管、连接在所述外层弯管下端的竖直段油管、设在所述竖直段油管下端的油管封堵端盖。

4.如权利要求3所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述内层管还包括：可拆卸地连接在所述竖直段油管与所述油管封堵端盖之间的油管短节，所述泄漏孔设在所述油管短节的管壁上。

5.如权利要求3所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述油管封堵端盖连接金属软管，所述金属软管的下端经由所述套管封堵端盖穿出与所述流体模拟单元连通。

6.如权利要求5所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述流体模拟单元包括：制氮机、与所述制氮机连接的低压储罐、与所述低压储罐连接的压缩机、与所述压缩机连接的高压储罐；所述高压储罐与所述金属软管连通。

7.如权利要求6所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述低压储罐上设有第一安全阀，所述高压储罐上设有第二安全阀；连接所述压缩机与所述高压储罐的管路上设有第一开关阀和第一止回阀，连接所述高压储罐与所述金属软管的管路上设有第二开关阀和流量计。

8.如权利要求6所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述高压储罐的数量为多个，多个所述高压储罐并联设置。

9.如权利要求1所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述的井口模拟部分包括：第一端口与所述出口端连接的井口四通、设在所述井口四通第二端口上的封堵件、设在所述井口四通第三端口上的检测元件、设在所述井口四通第四端口上的闸阀；所述闸阀与所述流体收集单元连通。

10.如权利要求9所述的井下油管泄漏模拟***，其特征在于，所述流体收集单元包括：与所述闸阀连通的储气罐、与所述储气罐连接的排气管；所述储气罐上设有第三安全阀，连接所述闸阀与所述储气罐的管路上设有第二开关阀和第二止回阀，所述排气管上设有第三开关阀。

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