CN106023763A - 一种模拟井喷的井口装置 - Google Patents

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孙长利
苗典远
陈宇同
蒋凯
李允智
杨俊成
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Abstract

本发明公开了一种模拟井喷的井口装置，由装置本体构成，所述装置本体包括两端分别设有第一法兰和第二法兰的管体，所述第二法兰通过螺栓与设置在底台的第三法兰连接，所述管体外圆周的两侧分别设置有注水口与注气口；所述管体内腔纵向设置有变径芯轴，所述芯轴底端通过其上的子扣接头与所述第二法兰上的母扣接头连接，所述注水口与所述注气口的端口均设置有第四法兰，所述芯轴顶端与所述管体内腔顶部之间形成有环空腔，该装置能够实现持续性的模拟油气井井喷，达到了油气井井喷应急处置救援演练和日常钻井作业人员井控应急培训的要求，且效果贴近于实际井喷，不用钻储气井和模拟井，大幅降低建设成本。

Description

一种模拟井喷的井口装置
技术领域
本发明涉及油气田勘探开发作业井喷事故应急处置模拟演练和井控技术实操培训领域，尤其涉及一种模拟井喷的井口装置。该装置主要用于模拟油气田井喷事故发生时的场景和气势，以便更加真实有效的对油气田现场作业人员开展井喷应急处置演练和日常的井控技能培训。
背景技术
井喷事故是油气田勘探开发作业中最严重的事故，危害极为严重，海上平台出现井喷事故，有可能造成爆炸和火灾、平台倾覆、井毁人亡、海洋环境污染等恶性后果。因此，需要强化作业人员井控应急训练，并配置演练必须的井喷模拟装置。
在发生井喷事故时，大量的油气混合物在强大的地层压力下从井内喷出，高度可达40m以上。各大石油公司均建立井喷模拟设施用于井喷事故应急处置模拟演练和日常井控技术实操培训。目前国内外现有井喷模拟装置方式为：预钻1～2口储气井和一口深度通常为1000米～1500米的模拟井。通过空压机向储气井内预充压力为15～20MPa的压缩气体，储气井通过管线连接至井喷模拟井井筒底部，井筒内预注满水。通过阀门将储气井与井喷模拟井连通后，高压气体推动井筒内部的水以很高的速度喷出井口，最终模拟井喷。因这种方式水源和高压气源都有限，因此目前国内外现有装置最多只能持续模拟井喷20分钟，时间很短，达不到持续模拟井喷并实施应急救援演练作业的要求。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种模拟井喷的井口装置，该装置能够实现持续性的模拟油气井井喷，达到了油气井井喷应急处置救援演练和日常钻井作业人员井控应急培训的要求，且效果贴近于实际井喷，不用钻储气井和模拟井，大幅降低建设成本。
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种模拟井喷的井口装置，由装置本体构成，所述装置本体包括两端分别设有第一法兰和第二法兰的管体，所述第二法兰通过螺栓与设置在底台的第三法兰连接，所述管体外圆周的两侧分别设置有注水口与注气口；所述管体内腔纵向设置有变径芯轴，所述芯轴底端通过其上的子扣接头与所述第二法兰上的母扣接头连接，所述注水口与所述注气口的端口均设置有第四法兰，所述芯轴顶端与所述管体内腔顶部之间形成有环空腔。
所述芯轴顶端中心处设置有方形凹槽。
所述芯轴顶部还设置有用于吊孔。
所述注水口到所述底台的距离大于所述注气口到所述底台的距离。
所述注水口与所述注气口之间相隔的距离为600mm～700mm。
所述管体与所述底台之间设置有支架。
所述第一法兰为13-5/8″10000psi法兰。
所述第二法兰为13-5/8″5000psi法兰。
所述第三法兰为13-5/8″5000psi的栽丝法兰。
所述第四法兰为3-1/8″5000psi法兰。
本发明有益效果：
第一，本发明通过在管体内腔中设置一根变径芯轴，使得管体内腔形状发生改变；同时，芯轴内径大的一端与管体内腔形成一个环空腔，当注水和注气量达到饱和状态时，管体内腔产生的憋压促使水流从环空腔向外持续喷发，从而解决现有技术中存在的模拟井喷不真实、应急处理能力弱、求援演练效果差的技术问题。
第二，本发明通过在管体外部两侧上下设置有注水口和注气口，可以有效地在管体内腔中形成憋压状态，更好地实现模拟井喷持续、连贯喷发，且气势更贴近与实际井喷，满足救援演练和日常钻井作业人员井控应急培训的要求。
第三，本发明中管体、底台、注水口、注气口的连接部件均采用各种型号的法兰连接，即可以实现模拟设备的拆装迅速又可以满足急速应急演练的要求。
第四，本发明的芯轴顶部设置有方形凹槽和吊孔，有利于日常中对芯轴拆装清洗维护。
第五，本发明结构合理、模拟井喷效果好，价格低廉，深受用户喜爱。
附图说明
图1是本发明一种模拟井喷的井口装置剖面图。
图2是本发明一种模拟井喷的井口装置中芯轴剖面图。
图3是针对本发明一种模拟井喷的井口装置专用扳手的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出详细地说明：
如图1所示，本发明提供一种模拟井喷的井口装置，由装置本体构成，所述装置本体包括两端分别设有第一法兰11和第二法兰12的管体1，所述第一法兰11为13-5/8″10000psi法兰。所述第二法兰12为13-5/8″5000psi法兰。所述第二法兰12通过螺栓与设置在底台2的第三法兰21连接，所述第三法兰21为13-5/8″5000psi的栽丝法兰。所述管体1外圆周的两侧分别设置有注水口13与注气口14；所述注水口13到所述底台2的距离大于所述注气口14到所述底台2的距离，所述注水口13与所述注气口14之间相隔的距离为600mm～700mm。所述注水口13与所述注气口14的端口均设置有第四法兰15，所述第四法兰15为3-1/8″5000psi法兰。所述管体1与所述底台2之间设置有支架3。所述支架3是通过地脚螺栓进行固定的。
如图1所示，所述管体1内腔纵向设置有变径芯轴4，如图2所示，所述芯轴4底端通过其上的子扣接头41与所述第二法兰上的母扣接头121连接，如图1所示，所述芯轴4顶端与所述管体1内腔顶部之间形成有环空腔5。所述环空腔的容积在7.5mm～8.5mm范围内。本发明中所述管体1内腔顶部与所述芯轴4大内径连接部分形成了一个容积为8mm环空腔5。如图2所示，所述芯轴4顶端内径比其底端内径长130mm～140mm。所述芯轴顶端中心处设置有方形凹槽42。所述芯轴顶部还设置有吊孔43。所述吊孔43对称设置在所述凹槽42中心两侧。
如图3所示，本发明中对于芯轴的拆装使用一个专用扳手6，该扳手为“T”字形，其底部设置有与所述芯轴顶部方形凹槽42相吻合的凸部61。
本发明实施步骤：
1、将支架放置于预定演练位置，支架的四个支腿用地脚螺栓进行固定；
2、将带第三法兰的底台与地面进行连接，并保证底台高出地面500mm；随后再与支架连接；
3、通过吊车将管体对准底台，并人工通过螺栓将第二法兰与第三法兰连接；保证管体的牢固后与支架进行连接；
4、通过吊车将芯轴吊装在管体内腔中，人工进行子母扣接头连接；
5、将泥浆泵排水管线接至注水口，将空压机排气管线接至注气口；
6、启动空压机和泥浆泵，同时注气和注水，实现模拟井喷。
上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种模拟井喷的井口装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置本体包括两端分别设有第一法兰和第二法兰的管体，所述第二法兰通过螺栓与设置在底台上的第三法兰连接，所述管体外圆周的两侧分别设置有注水口与注气口；所述管体内腔纵向设置有变径芯轴，所述芯轴底端通过其上的子扣接头与所述第二法兰上的母扣接头连接，所述注水口与所述注气口的端口均设置有第四法兰，所述芯轴顶端与所述管体内腔顶部之间形成有环空腔。
2.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述芯轴顶端中心处设置有方形凹槽。
3.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述芯轴顶部还设置有吊孔。
4.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述注水口到所述底台的距离大于所述注气口到所述底台的距离。
5.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述注水口与所述注气口之间相隔距离为600mm～700mm。
6.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述管体与所述底台之间设置有支架。
7.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述第一法兰为13-5/8″10000psi法兰。
8.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述第二法兰为13-5/8″5000psi法兰。
9.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述第三法兰为13-5/8″5000psi的栽丝法兰。
10.根据权利要求1所述一种模拟井喷的井口装置，其特征在于：所述第四法兰为3-1/8″5000psi法兰。
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