CN104863541A - 一种模拟固井过程中注水泥的实验方法 - Google Patents

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本发明涉及一种模拟固井过程中注水泥的实验方法。首先，组装实验设备，所述实验设备包括井筒模拟系统、钻井液循环系统、注水泥系统、计算机数据处理系统，其中井筒模拟系统包括模拟钻柱的有机玻璃内管、模拟套管的有机玻璃外管、内旋转电机、单流阀，第二，模拟钻井液正循环，固井正循环注水泥、钻井液反循环、固井反循环注水泥等。有益效果是：该方法简单易操作，学生能够亲自模拟操作，对固井过程中正循环注水泥、反循环钻井液、反循环注水泥等有一个直观形象的认识，可以激发学生学习的积极性，加深学生对固井过程中正循环注水泥、反循环注水泥的理解和掌握。

Description

一种模拟固井过程中注水泥的实验方法
技术领域
本发明涉及一种油气开发领域的实验方法，特别涉及一种模拟固井过程中注水泥的实验方法。
背景技术
固井过程中的注水泥是油气井建井过程中的一个重要环节，注水泥质量的好坏，直接影响到井今后能否顺利生产，影响到井的采收能力及寿命。学生在钻井生产实习过程中仅能参观到一些固井的设备，如水泥车、灰罐车、管汇车、混拌设备等，对固井的工艺过程缺乏理解，仅靠课堂上的讲解还远远不够。目前国内外对固井过程中的注水泥的讲解也仅仅是靠理论讲解，缺乏相关的模拟教学实验方法。
中国专利文献公开号为203570260U，专利名称为《一种模拟固井注水泥的井筒装置》，包括台架，所述台架上通过卡瓦装配有外筒，该外筒主要由法兰依次连接起来的第一模拟井段、测量段和第二模拟井段构成，在外筒内通过偏心调节片装配有内筒，内筒的外壁与外筒的内壁之间形成模拟现场中井眼与套管之间的环空。本实用新型的外筒测量段可以根据实验要求进行方便更换，同时内筒的尺寸也可以根据实验要求进行方便更换，内筒在外筒内的偏心度通过偏心调节片进行方便调整。但是其存在的问题是：提供了一个井筒装置，而且可以模拟井筒内的变化，其主要应用于固井施工中的实验分析，并不适用于教学实验，学生不容易理解整个过程，而且井筒内设有偏心调节片，其结构相对于学生教学实验来说，较为复杂，不适用于对学生的固井过程中的注水泥的系统讲解。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种模拟固井过程中注水泥的实验方法，通过实验过程中的动手操作，对固井过程中正循环注水泥、反循环钻井液、反循环注水泥有一个深刻的认识，从而达到工程实践的目的，为工作以后能够快速的适应现场打下基础。
一种模拟固井过程中注水泥的实验方法，包括以下步骤：
首先，组装实验设备，所述实验设备包括井筒模拟系统、钻井液循环系统、注水泥系统、计算机数据处理系统，其中井筒模拟系统包括模拟钻柱的有机玻璃内管（1）、模拟套管的有机玻璃外管（2）、内旋转电机（3）、单流阀（4），有机玻璃内管（1）的外侧设有有机玻璃外管（2），在有机玻璃内管（1）的顶部设有提供钻柱旋转动力的内旋转电机（3）和单流阀（4）；钻井液循环系统包括钻井液循环管路压力计（5）、钻井液流量计（6）、钻井液计量泵（7）、钻井液储存罐（8），注水泥系统包括水泥流动管路压力计（10）、水泥流量计（11）、水泥计量泵（12）、水泥储存罐（13），计算机数据处理系统包括控制机柜（24）、计算机（25）；
第二，模拟钻井液正循环，钻井液从钻井液储存罐（8）中流出，经钻井液计量泵（7）、流量计（6）、压力计（5）、第三压力控制阀（17）、第二压力控制阀（16）、立压表（21），通过管道进入有机玻璃内管（1）和有机玻璃外管（2）组成的井筒，然后经内旋转电机（3）、单流阀（4）、有机玻璃内管（1）、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表（20）、压力控制阀（19）、管道、进入钻井液储存罐（8），形成钻井液正循环；
第三，关闭第三压力控制阀（17），打开第四压力控制阀（18），水泥经水泥计量泵（12）、流量计（11）、压力计（10）、第四压力控制阀（18）、第二压力控制阀（16）、立压表（21），通过管道进入井筒，然后经内旋转电机（3）、单流阀（4）、有机玻璃内管（1）、有机玻璃内外管环空，到达环空顶部，即完成固井正循环注水泥过程，然后关闭各压力控制阀。
上述实验设备可以实现钻井液反循环，具体如下：
拆除单流阀（4），由钻井液从钻井液储存罐（8）中流出，经钻井液计量泵（7）、流量计（6）、压力计（5）、第三压力控制阀（17）、第一压力控制阀（15）、套压表（20），通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，然后经有机玻璃内管（1）、内旋转电机（3）流出井筒，再经立压表（21）、阀门、管道进入钻井液储存罐，形成钻井液反循环。
上述实验设备可以实现固井反循环注水泥，具体如下：
保持钻井液反循环，在钻井液中加入有色燃料，关闭第三压力控制阀（17），打开第四压力控制阀（18），水泥经水泥计量泵（12）、流量计（11）、压力计（10）、第四压力控制阀（18）、第一压力控制阀（15），通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，水泥到底环空底部时，即完成固井反循环注水泥过程，然后关闭各压力控制阀。
上述钻井液储存罐（8）的一侧设有钻井液染色装置（9），打开钻井液染色装置，循环后，将部分循环钻井液染色，来模拟隔离液。
上述的第一压力控制阀（15）、第二压力控制阀（16）、第三压力控制阀（17）、第四压力控制阀（18）分别安装在四通（26）的各个出口。
本发明的有益效果是：该方法简单易操作，学生能够亲自模拟操作，对固井过程中正循环注水泥、反循环钻井液、反循环注水泥等有一个直观形象的认识，可以激发学生学习的积极性，加深学生对固井过程中正循环注水泥、反循环注水泥的理解和掌握。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
上图中：有机玻璃内管1、有机玻璃外管2、提供钻柱旋转动力的内旋转电机3、单流阀4、钻井液循环管路压力计5、钻井液流量计6、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8、钻井液染色装置9、水泥流动管路压力计10、水泥流量计11、水泥计量泵12、水泥储存罐13、水泥染色装置14、第一压力控制阀15、第二压力控制阀16、第三压力控制阀17、第四压力控制阀18、第五压力控制阀19、套压表20、立压表21、井底压力表22、阀门23、控制机柜24、计算机25、四通26。
具体实施方式
本发明提到的一种模拟固井过程中注水泥的实验方法，包括以下步骤：
首先，组装实验设备，所述实验设备包括井筒模拟系统、钻井液循环系统、注水泥系统、计算机数据处理系统，其中井筒模拟系统包括模拟钻柱的有机玻璃内管1、模拟套管的有机玻璃外管2、内旋转电机3、单流阀4，有机玻璃内管1的外侧设有有机玻璃外管2，在有机玻璃内管1的顶部设有提供钻柱旋转动力的内旋转电机3和单流阀4；钻井液循环系统包括钻井液循环管路压力计5、钻井液流量计6、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8，注水泥系统包括水泥流动管路压力计10、水泥流量计11、水泥计量泵12、水泥储存罐13，计算机数据处理系统包括控制机柜24、计算机25；
第二，模拟钻井液正循环，钻井液从钻井液储存罐8中流出，经钻井液计量泵7、流量计6、压力计5、第三压力控制阀17、第二压力控制阀16、立压表21，通过管道进入有机玻璃内管1和有机玻璃外管2组成的井筒，然后经内旋转电机3、单流阀4、有机玻璃内管1、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表20、压力控制阀19、管道、进入钻井液储存罐8，形成钻井液正循环；
第三，关闭第三压力控制阀17，打开第四压力控制阀18，水泥经水泥计量泵12、流量计11、压力计10、第四压力控制阀18、第二压力控制阀16、立压表21，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机3、单流阀4、有机玻璃内管1、有机玻璃内外管环空，到达环空顶部，即完成固井正循环注水泥过程，然后关闭各压力控制阀。
上述实验设备可以实现钻井液反循环，具体如下：
拆除单流阀4，由钻井液从钻井液储存罐8中流出，经钻井液计量泵7、流量计6、压力计5、第三压力控制阀17、第一压力控制阀15、套压表20，通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，然后经有机玻璃内管1、内旋转电机3流出井筒，再经立压表21、阀门、管道进入钻井液储存罐，形成钻井液反循环。
上述实验设备可以实现固井反循环注水泥，具体如下：
保持钻井液反循环，在钻井液中加入有色燃料，关闭第三压力控制阀17，打开第四压力控制阀18，水泥经水泥计量泵12、流量计11、压力计10、第四压力控制阀18、第一压力控制阀15，通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，水泥到底环空底部时，即完成固井反循环注水泥过程，然后关闭各压力控制阀。
上述钻井液储存罐8的一侧设有钻井液染色装置9，打开钻井液染色装置，循环后，将部分循环钻井液染色，来模拟隔离液。
上述的第一压力控制阀15、第二压力控制阀16、第三压力控制阀17、第四压力控制阀18分别安装在四通26的各个出口。

Claims (5)

1.一种模拟固井过程中注水泥的实验方法，其特征是包括以下步骤：
首先，组装实验设备，所述实验设备包括井筒模拟系统、钻井液循环系统、注水泥系统、计算机数据处理系统，其中井筒模拟系统包括模拟钻柱的有机玻璃内管（1）、模拟套管的有机玻璃外管（2）、内旋转电机（3）、单流阀（4），有机玻璃内管（1）的外侧设有有机玻璃外管（2），在有机玻璃内管（1）的顶部设有提供钻柱旋转动力的内旋转电机（3）和单流阀（4）；钻井液循环系统包括钻井液循环管路压力计（5）、钻井液流量计（6）、钻井液计量泵（7）、钻井液储存罐（8），注水泥系统包括水泥流动管路压力计（10）、水泥流量计（11）、水泥计量泵（12）、水泥储存罐（13），计算机数据处理系统包括控制机柜（24）、计算机（25）；
第二，模拟钻井液正循环，钻井液从钻井液储存罐（8）中流出，经钻井液计量泵（7）、流量计（6）、压力计（5）、第三压力控制阀（17）、第二压力控制阀（16）、立压表（21），通过管道进入有机玻璃内管（1）和有机玻璃外管（2）组成的井筒，然后经内旋转电机（3）、单流阀（4）、有机玻璃内管（1）、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表（20）、压力控制阀（19）、管道、进入钻井液储存罐（8），形成钻井液正循环；
第三，模拟固井正循环注水泥，关闭第三压力控制阀（17），打开第四压力控制阀（18），水泥经水泥计量泵（12）、流量计（11）、压力计（10）、第四压力控制阀（18）、第二压力控制阀（16）、立压表（21），通过管道进入井筒，然后经内旋转电机（3）、单流阀（4）、有机玻璃内管（1）、有机玻璃内外管环空，到达环空顶部，即完成固井正循环注水泥过程，然后关闭各压力控制阀。
2.根据权利要求1所述的模拟固井过程中注水泥的实验方法，其特征是：所述实验设备可以实现钻井液反循环模拟，具体如下：
拆除单流阀（4），由钻井液从钻井液储存罐（8）中流出，经钻井液计量泵（7）、流量计（6）、压力计（5）、第三压力控制阀（17）、第一压力控制阀（15）、套压表（20），通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，然后经有机玻璃内管（1）、内旋转电机（3）流出井筒，再经立压表（21）、阀门、管道进入钻井液储存罐，形成钻井液反循环模拟。
3.根据权利要求2所述的模拟固井过程中注水泥的实验方法，其特征是：所述实验设备可以实现固井反循环注水泥模拟，具体如下：
保持钻井液反循环，在钻井液中加入有色燃料，关闭第三压力控制阀（17），打开第四压力控制阀（18），水泥经水泥计量泵（12）、流量计（11）、压力计（10）、第四压力控制阀（18）、第一压力控制阀（15），通过管道进入井筒的有机玻璃内外管环空，水泥到底环空底部时，即完成固井反循环注水泥模拟，然后关闭各个压力控制阀。
4.根据权利要求1所述的模拟固井过程中注水泥的实验方法，其特征是：所述钻井液储存罐（8）的一侧设有钻井液染色装置（9），打开钻井液染色装置，循环后，将部分循环钻井液染色，来模拟隔离液。
5.根据权利要求3所述的模拟固井过程中注水泥的实验方法，其特征是：所述的第一压力控制阀（15）、第二压力控制阀（16）、第三压力控制阀（17）、第四压力控制阀（18）分别安装在四通（26）的各个出口。
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Granted publication date: 20170711

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