CN114517675A - 三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其包括：井筒模块，其包括套管及穿入其中的钻具组件，钻具组件由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头；钻井液循环模块，其用于使钻井液在井筒模块中循环流动；溢流模拟模块，其用于将实验气体导入井筒模块；井漏模拟模块，其用于将钻井液导出井筒模块；待评价监测装置，其连接在钻铤上；以及数据采集分析模块，其与待评价监测装置、溢流模拟模块和井漏模拟模块通信连接。本发明还公开了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价方法。本发明通过对井漏和早期溢流的工况进行模拟，对井下溢流监测装置进行评价，为溢流监测技术发展提供依据和支撑，减少由于错过最佳井控时机导致的井喷事故。
Description
技术领域
本发明涉及油气资源开发中的气井井控安全技术领域，特别涉及一种三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法。
背景技术
三高油气田是指具有储量丰度高、气藏压力高、硫化氢含量高等特点的油气田，随着国内的能源需求量日益增大，为保证我国能源战略安全，我国石油勘探力度不断加强，勘探范围不断扩大，越来越多的西南、西北的三高区块进入开发范围。
由于高浓度硫化氢的存在，使三高油气田的勘探开发过程中存在着诸多重大风险。其中钻井过程中的井喷和井漏都是具有高风险的事故，井喷是指地层流体无控制连续不断的涌入井筒并喷出地面的现象，一般包括井侵--溢流--井涌--井喷--井喷失控几个环节；井漏是指在钻进作业中钻井液在压差作用下直接进入地层的一种井下复杂情况，而严重的井漏会诱发井喷。目前，国内钻井现场主要采用地面钻井液池液位监测、井筒进出口流量监测和井下监测的方法判断井筒内溢流或者井漏现象的发生。
地面钻井液池液位监测方法是对地面钻井液池内的钻井液液位进行监测，钻井液池内钻井液液面升高超过一定值代表井涌，液面降低超过一定值代表井漏，这种监测方法经济实用但缺乏实时性和准确性，往往会错过最佳井控时机而导致井喷事故。
井下监测方法目前技术并不成熟，且受工程复杂因素的干扰和排量、流变参数变化等多种因素的影响，早期溢流的识别难度大，溢流误判可能性高。
专利文献CN105507886A公开了一种溢流和井漏监测系统及其监测方法，其特点是监测罐的横截面积小，液面检测更加灵敏和准确，能够更加及时的发现溢流和井漏；专利文献CN104632198A公开了一种井筒溢流早期监测方法及装置，利用井下测量短节内电容测量模块进行监测井筒环空是否有地层流体(油、气)侵入，预防井喷事故的发生；专利文献CN106404714A公开了一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测的方法及系统，满足井下随钻测量仪器抗震性、准确性的要求,同时改变现有的溢流监测原理实现井下实时监测。
综上所述，学者们对钻井过程中井漏和溢流井下监测的研究重点在于通过理论研究后开发新型检测装置和方法，但并未进行有效的监测性能、工作稳定性验证。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法，从而对三高气井井漏和溢流监测仪器的监测性能、工作稳定性进行评价，为钻井过程中井下溢流监测技术发展提供理论依据和实验支撑。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其包括：井筒模块，其包括套管及穿入其中的钻具组件，钻具组件由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头；钻井液循环模块，其用于使钻井液在井筒模块中循环流动；溢流模拟模块，其用于将实验气体导入井筒模块；井漏模拟模块，其用于将钻井液导出井筒模块；待评价监测装置，其连接在钻铤上；以及数据采集分析模块，其与待评价监测装置、溢流模拟模块和井漏模拟模块通信连接。
进一步，上述技术方案中，钻具组件通过悬挂器密封地安装在套管上。
进一步，上述技术方案中，井筒模块还包括井口防喷闸板，其密封地盖设在套管上。
进一步，上述技术方案中，井口防喷闸板耐压大于或等于25MPa。
进一步，上述技术方案中，井口防喷闸板上设有气体排空孔和泥浆返排孔。
进一步，上述技术方案中，井筒模块设有泄流孔，泄流孔连接废液箱。
进一步，上述技术方案中，钻铤包括钻铤短节，钻铤短节设有：环空泥浆流入孔，其与套管与钻具组件之间的环形空间相连通；环空泥浆缓冲室，其与环空泥浆流入孔相连通；钻杆泥浆流入孔，其与钻杆的内部空间相连通；以及钻杆泥浆缓冲室，其与钻杆泥浆流入孔相连通，其中，待评价监测装置连接在环空泥浆缓冲室和钻杆泥浆缓冲室的末端。
进一步，上述技术方案中，钻井液循环模块包括：储浆罐，其与钻杆相连通；缓冲罐，其与套管与钻具组件之间的环形空间相连通；以及气液分离器，其进口与缓冲罐相连通，液体出口与储浆罐相连通。
进一步，上述技术方案中，储浆罐外设有电加热套，储浆罐内设有搅拌器。
进一步，上述技术方案中，储浆罐的出口处设有三通，三通分别与钻杆和废液箱相连接。
进一步，上述技术方案中，储浆罐与钻杆之间设有泥浆泵，泥浆泵与钻杆之间设有第一泄压三通。
进一步，上述技术方案中，溢流模拟模块沿实验气体的流动方向依次包括：高排量空气压缩机、稳压储气罐、增压泵和模拟井喷地层，模拟井喷地层安装在套管上。
进一步，上述技术方案中，模拟井喷地层形成相互连通的缝洞。
进一步，上述技术方案中，稳压储气罐设有减压阀。
进一步，上述技术方案中，稳压储气罐与增压泵之间设有流量计，增压泵与模拟井喷地层装置之间设有第二泄压三通和单向阀。
进一步，上述技术方案中，井漏模拟模块沿钻井液的流动方向依次包括：平流泵和模拟井漏地层，模拟井漏地层安装在套管上。
进一步，上述技术方案中，模拟井漏地层形成相互连通的缝洞。
进一步，上述技术方案中，井筒模块采用实际井筒的尺寸。
进一步，上述技术方案中，三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备用于评价防漏钻井液或堵漏剂的性能。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种利用如上述技术方案中任意一项的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备的评价方法，该评价方法至少包括如下步骤：根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；使钻井液在井筒模块中循环流动，并且待评价监测装置的监测信号稳定；打开溢流模拟模块和/或井漏模拟模块，模拟预设工况；当待评价监测装置做出相应判断，关闭溢流模拟模块和井漏模拟模块；对比预设工况与相应判断，得到评价结果。
进一步，上述技术方案中，该评价方法还包括步骤：将钻井液加热至目标工区的地层温度。
进一步，上述技术方案中，实验工艺参数包括钻井液组分、钻井液流速、地层温度、井喷排量和喷出压力。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.通过对井漏和早期溢流的工况进行模拟，对井下溢流监测装置的报警准确性、工作稳定性进行评价，从而为钻井过程中井下溢流监测技术发展提供理论依据和实验支撑，极大减少由于错过最佳井控时机而导致井喷事故的情况发生。
2.本发明能够实现室内全尺寸模拟，并且模拟包括溢流/漏失速度、溢流气体压力、流变参数等影响因素，模拟结果可靠性高、工程实践性强，以此为基础的实验结果更加准确，消除了微型实验装置进行实验研究时的弊端。
3.通过钻铤短节的设计，能够对几乎所有监测装置进行评价，适用性强。
4.本发明的三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备还可以进行不同井漏地层条件下，防漏钻井液性能以及堵漏剂堵漏性能评价及优选。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备的结构示意图。
图2是根据本发明的一实施方式的钻铤短节的结构示意图。
图3是根据本发明的一实施方式的三高气井井漏和溢流监测仪器的评价方法的流程图。
主要附图标记说明：
11-套管，111-泄流孔，112-第一废液箱，121-钻杆，122-钻铤，123-钻头，13-井口防喷闸板，131-气体排空孔，132-泥浆返排孔，1321-第二放空阀，14-环空，20-待评价监测装置，30-钻铤短节，31-环空泥浆流入孔，32-环空泥浆缓冲室，33-钻杆泥浆流入孔，34-钻杆泥浆缓冲室，35-光纤束，36-信号传输装置，41-储浆罐，411-电加热套，412-搅拌器，413-三通，42-缓冲罐，43-气液分离器，431-第一放空阀，44-第二废液箱，45-泥浆泵，451-第一泄压三通，452-泥浆流量计，453-泥浆压力计，46-回浆泵，51-高排量空气压缩机，52-稳压储气罐，521-流量计，53-增压泵，531-第二泄压三通，532-井喷入口压力计，533-单向阀，54-模拟井喷地层，61-平流泵，62-模拟井漏地层，63-第三废液箱，70-数据采集分析模块；
F1～F12-阀门；P1～P3-定点压力计。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其能够对三高气井井漏和早期溢流工况进行模拟(溢流或漏失速度、溢流气体压力、流变参数等影响因素)，并以此为基础对井下溢流监测装置的报警准确性、工作稳定性进行评价和验证。三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备包括井筒模块，井筒模块是本发明的评价设备的主体实验模块，实验中的井喷模拟、井漏模拟以及压力、温度等参数采集均发生在井筒模块中。井筒模块包括套管11及穿入其中的钻具组件，套管11设置在所有刚性实验部件的最外侧。钻具组件由上到下依次为钻杆121、钻铤122和钻头123，示例性地，各部分均通过丝扣连接以保证气密性能良好。待评价监测装置20通过钻铤短节30连接在钻铤122上(结合图2所示)。钻井液循环模块用于使钻井液在井筒模块中循环流动；溢流模拟模块用于将实验气体导入井筒模块；井漏模拟模块用于将钻井液导出井筒模块；数据采集分析模块70与待评价监测装置20、溢流模拟模块和井漏模拟模块通信连接。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，井筒模块还包括井口防喷闸板13，其密封地盖设在套管11上，井口防喷闸板13是连接井筒模块和钻井液循环模块的关键，也是维持实验高压、保证实验安全的主要部件。示例性地，井口防喷闸板13耐压大于或等于25MPa。井口防喷闸板13与套管11组成密闭空间，井口防喷闸板13上设有气体排空孔131和泥浆返排孔132，气体排空孔131用于在实验过程中将井筒模块中的多余气体排空。钻具组件的圆柱形空间称为钻具空间，钻具组件与套管11之间的环形空间称为环空。井筒模块的底部设有泄流孔111，泄流孔111连接第一废液箱112，在实验结束后通过泄流孔111将井筒模块中的钻井液排空，防止发生腐蚀。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，整个钻具组件通过悬挂器(图中未示出)密封地安装在套管11上并保证其密封性。
结合图2所示，在本发明的一个或多个实施方式中，钻铤122包括钻铤短节30，示例性地，钻铤短节30通过丝扣连接在钻具组件上随钻井组件一起下入套管11中，待评价监测装置20设置在钻铤短节30中，待评价监测装置20的监测结果可以发送至数据采集分析模块70。钻铤短节30的外壁设有环空泥浆流入孔31，内壁设有钻杆泥浆流入孔33，并且分别连通环空泥浆缓冲室32和钻杆泥浆缓冲室34，待评价监测装置20连接在环空泥浆缓冲室32和钻杆泥浆缓冲室34的末端，防止高压泥浆直接冲击待评价监测装置20。示例性地，待评价监测装置20为温度-压力-电阻-气体监测装置，可以对环空14和钻杆121中的钻井液的压力、温度、电阻变化进行监测，且可以实时监测环空钻井液中是否有气体侵入，测量得到的信号通过光纤束35传递到信号传输装置36中，最终向地面发射并被数据采集分析模块70接收、分析、显示随钻监测数据，判断是否发生溢流及发生程度。示例性地，当钻井液中混入气体时，其电阻和气体含量必然发生变化，且气体越多电阻值越大，所以通过测量气体含量和电阻值即可大致判断出溢流了多少和严重程度。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，钻井液循环模块的主要作用在于，使钻井液在井筒模块中循环流动。泥浆泵45的出口与钻杆121的入口相连，在环空14的井口防喷闸板13上设有泥浆返排孔132，泥浆返排孔132与缓冲罐42的入口连接，缓冲罐42的出口与回浆泵46的入口连接，回浆泵46的出口连接气液分离器43入口，经过分离后的钻井液进入储浆罐41，气体通过第一放空阀431排走。在实验过程中，钻井液路径为：储浆罐41—泥浆泵45—钻具空间—环空14—泥浆返排孔132—缓冲罐42—回浆泵46—气液分离器43—储浆罐41—第二废液箱44。由于气井多为高温储层，为模拟地层高温，在储浆罐41外包裹电加热套411(加热温度30～300℃)，实验前将配置好的钻井液进行预热，并在储浆罐41中设置搅拌器412，用于搅拌钻井液防止结块。在储浆罐41的出口处设有三通413，三通413分别与钻杆121和第二废液箱44相连接，实验进行中钻井液进入循环流程，实验结束后将钻井液排入第二废液箱44。在泥浆泵45和钻具组件之间设有泥浆流量计452和泥浆压力计453，还设有第一泄压三通451，以便在管线堵塞导致管线异常憋压情况下进行泄压，防止出现安全事故。在泥浆返排孔132处设置第二放空阀1321，用于在钻井液进入井筒模块时，将替代出的气体排空。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，溢流模拟模块沿实验气体的流动方向依次包括：高排量空气压缩机51、稳压储气罐52、增压泵53和模拟井喷地层54，模拟井喷地层54安装在套管11上。溢流模拟模块的主要作用在于将实验气体导入井筒模块来模拟气井井下溢流。实验所用气体由高排量空气压缩机51产出后充入稳压储气罐52，通过开启调节气体减压阀和增压泵53使气体按照一定压力、流量通过模拟井喷地层54输出进入井筒模块，并通过气体流量计、井喷入口压力计532对输出气体流量和压力进行实时监测。高排量空气压缩机51的出口连接稳压储气罐52及减压阀，然后连接增压泵53用于提高气体压力模拟实际地层条件，在稳压储气罐52和增压泵53之间设有气体流量计521，增压泵53出口连接模拟井喷地层54，模拟井喷地层54安装在套管11上。在增压泵53和模拟井喷地层54之间设有第二泄压三通531和单向阀533，第二泄压三通531用于在管线堵塞导致管线异常憋压情况下进行泄压，防止出现安全事故；单向阀533用于防止气体反流进入气相泵送流程，损害装置。模拟井喷地层54通过加工使其中形成相互连通的缝洞并达到实验所需的渗透率，用于模拟缝洞型地层。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，井漏模拟模块沿钻井液的流动方向依次包括：平流泵61和模拟井漏地层62，模拟井漏地层62安装在套管11上。井漏模拟模块的主要作用在于，将钻井液导出井筒模块来模拟气井井漏。实验过程中，通过设定平流泵61排量使井筒模块中的钻井液以一定的速率排出井筒模块。模拟井漏地层62通过加工使其中形成相互连通的缝洞并达到实验所需的渗透率，用于模拟缝洞型地层。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，井筒模块采用实际井筒的尺寸。示例性地，套管11使用尺寸为244.5mm的合金套管搭建而成。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，数据采集分析模块70包括地面信号接收分析系统、控制柜、数据采集软件、流量计、定点压力计、钻铤短节30中的信号传输装置36以及电子元件和线路等。数据采集分析模块70的作用是一方面在于，安装在钻铤短节30上的温度、压力、气体检测装置将监测得到的信号通过信号传输装置36发射，并由地面信号接收分析模块接收后进行解码分析，最终得到井下工况，另一方面在于，控制柜与电加热套411、增压泵53、泥浆泵45、平流泵61、所有流量计、压力计相连，通过计算机上的数据采集软件控制泵入流体的流量、压力以及实验温度，并对所有实验参数进行实时监测、记录。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备还包括多个定点压力计P1～P3，其分别设置在钻头123出口处、模拟井漏地层62入口处和泥浆返排孔132处，用于实时监测实验过程中各个位置的压力变化，并针对超压情况触发超压报警和连锁关断。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备还可以用于评价防漏钻井液或堵漏剂的性能。
需要说明的是，混合气体通过增压泵53增压后的注入压力可能高达数十兆帕，因此整套实验设备的管体以及连接管线均为耐高压材料，以此保证实验安全。
根据本发明具体实施方式的评价方法，其利用如上述技术方案中任意一项的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备。该评价方法至少包括如下步骤：根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；使钻井液在井筒模块中循环流动，并且待评价监测装置的监测信号稳定；打开溢流模拟模块和/或井漏模拟模块，模拟预设工况；当待评价监测装置做出相应判断，关闭溢流模拟模块和井漏模拟模块；对比预设工况与相应判断，得到评价结果。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，该评价方法还包括步骤：将钻井液加热至目标工区的地层温度。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，实验工艺参数包括钻井液组分、钻井液流速、地层温度、井喷排量、喷出压力。
下面以具体实施例的方式更加详细地说明本发明的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备及评价方法，应了解的是，本发明并不以此为限。
实施例1
结合图1～图3所示，本实施例采用本发明的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备进行实验，其实验流程如下：
(1)根据目标工区的实际条件，折算并确定实验工艺参数，包括钻井液组分、井喷排量、地层温度、喷出压力和钻井液流速等。
(2)根据实验设计要求，将所有实验模块、部件连入实验流程中，确定钻铤短节30的信号传输正常以及其他所有部件运行正常、合规后，关闭所有阀门。
(3)仅打开阀门F1、F2，打开高排量空气压缩机51及增压泵53进行线承压及实验装置气密性检查，20MPa稳压15min且压降小于0.1MPa，则确定符合安全实验要求，关闭所有阀门。
(4)配制相应的实验钻井液并放置在储浆罐41中并打开搅拌器412，防止钻井液固结，安装电加热套411并调节到实验指定温度对钻井液进行加热。
(5)打开阀门F7、F8、F10，开启泥浆泵45将钻井液注入到套管11中并置换出井筒模块中的气体，排空后迅速关闭阀门F10打开阀门F11，待缓冲罐42里的钻井液超过一般容积后打开回浆泵46，使钻井液形成闭环循环。
(6)保持钻井液在井筒模块中循环，直至数据采集分析模块70接收到的钻铤短节30上的温度-压力-电阻-气体检测装置(待评价监测装置20)采集到的监测信号趋于稳定。
(7)开启高排量空气压缩机51将空气泵送至稳压储气罐52中，调节气体减压阀和增压泵53至设计压力和设计井喷流量，开启阀门F1、F2模拟早期钻井井下溢流工况。溢流排量大时可小幅度开启阀门F12用于帮助排出气体，防止憋压发生安全事故。
(8)观察数据采集分析模块70的信号参数变化，直到其对井下溢流做出了相应判断，则关闭井下溢流模拟模块。
(9)关闭所有阀门和泵组，仅开启阀门F5、F6和F12，排空井筒模块、储浆罐41中的残存钻井液。
(10)拆卸实验部件并清洗装置，实验结束。
若进行其他实验，则重新调整实验工艺参数。
实施例2
结合图1和图2所示，本实施例采用本发明的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备模拟四川某三高气田的气井井喷进行实验，实验流程如下：
(1)根据目标工区的实际条件，折算并确定实验工艺参数。
钻井液密度为1.4g/cm3、井喷排量从1.5m3/min逐渐升至10.0m3/min、地层温度70℃等。
(2)根据实验设计要求，将所有实验模块、部件连入实验流程中，确定钻铤短节30的信号传输正常以及其他所有部件运行正常、合规后，关闭所有阀门。
(3)仅打开阀门F1、F2，打开高排量空气压缩机51及增压泵53进行线承压及实验装置气密性检查，20MPa稳压15min且压降小于0.1MPa，则确定符合安全实验要求，关闭所有阀门。
(4)配制相应的实验钻井液并放置在储浆罐41中并打开搅拌器412，防止钻井液固结，安装电加热套411并调节到实验指定温度(本实施例中为70℃)对钻井液进行加热。
(5)打开阀门F7、F8、F10，开启泥浆泵45将钻井液注入到套管11中并置换出井筒模块中的气体，排空后迅速关闭阀门F10打开阀门F11，待缓冲罐42里的钻井液超过一般容积后打开回浆泵46，使钻井液形成闭环循环。
(6)保持钻井液在井筒模块中循环，直至数据采集分析模块70接收到的钻铤短节30上的温度-压力-电阻-气体检测装置(待评价监测装置20)采集到的监测信号趋于稳定。
(7)开启高排量空气压缩机51将空气泵送至稳压储气罐52中，调节气体减压阀和增压泵53至设计压力和设计井喷流量，开启阀门F1、F2模拟早期溢流工况。溢流排量大时可小幅度开启阀门F12用于帮助排出气体，防止憋压发生安全事故。
(8)观察数据采集分析模块70的信号参数变化，至到其对井下溢流做出了相应判断，则关闭井下溢流模拟模块。
(9)关闭所有阀门和泵组，仅开启阀门F5、F6和F12，排空井筒模块、储浆罐41中的残存钻井液。
(10)拆卸实验部件并清洗装置，实验结束。
实施例3
结合图1和图2所示，本实施例采用本发明的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备模拟川东北地区某“三高”气井井喷进行实验。
本实施例的实验流程与实施例2基本相同，区别在于：
钻井液密度为1.7g/cm3、井喷排量从5.0m3/min迅速升至15m3/min、地层温度120℃。
实施例4
结合图1和图2所示，本实施例采用本发明的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备模拟新疆地区某“三超”气井井喷进行实验。
本实施例的实验流程与实施例2基本相同，区别在于：
油基钻井液密度为2.1g/cm3、井喷排量从5.0m3/min迅速升至20.0m3/min、地层温度170℃。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，包括：
井筒模块，其包括套管及穿入其中的钻具组件，所述钻具组件由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头；
钻井液循环模块，其用于使钻井液在所述井筒模块中循环流动；
溢流模拟模块，其用于将实验气体导入所述井筒模块；
井漏模拟模块，其用于将所述钻井液导出所述井筒模块；
待评价监测装置，其连接在所述钻铤上；以及
数据采集分析模块，其与所述待评价监测装置、所述溢流模拟模块和所述井漏模拟模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井筒模块还包括井口防喷闸板，其密封地盖设在所述套管上。
3.根据权利要求2所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井口防喷闸板耐压大于或等于25MPa。
4.根据权利要求2所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井口防喷闸板上设有气体排空孔和泥浆返排孔。
5.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井筒模块设有泄流孔，所述泄流孔连接废液箱。
6.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述钻铤包括钻铤短节，所述钻铤短节设有：
环空泥浆流入孔，其与所述套管与所述钻具组件之间的环形空间相连通；
环空泥浆缓冲室，其与所述环空泥浆流入孔相连通；
钻杆泥浆流入孔，其与所述钻杆的内部空间相连通；以及
钻杆泥浆缓冲室，其与所述钻杆泥浆流入孔相连通，
其中，所述待评价监测装置连接在所述环空泥浆缓冲室和所述钻杆泥浆缓冲室的末端。
7.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述钻井液循环模块包括：
储浆罐，其与所述钻杆相连通；
缓冲罐，其与所述套管与所述钻具组件之间的环形空间相连通；以及
气液分离器，其进口与所述缓冲罐相连通，液体出口与所述储浆罐相连通。
8.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述储浆罐外设有电加热套，所述储浆罐内设有搅拌器。
9.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述储浆罐的出口处设有三通，所述三通分别与所述钻杆和废液箱相连接。
10.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述储浆罐与所述钻杆之间设有泥浆泵，所述泥浆泵与所述钻杆之间设有第一泄压三通。
11.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述溢流模拟模块沿所述实验气体的流动方向依次包括：高排量空气压缩机、稳压储气罐、增压泵和模拟井喷地层，所述模拟井喷地层安装在所述套管上。
12.根据权利要求11所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述模拟井喷地层形成相互连通的缝洞。
13.根据权利要求11所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述稳压储气罐设有减压阀。
14.根据权利要求13所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述稳压储气罐与所述增压泵之间设有流量计，所述增压泵与所述模拟井喷地层之间设有第二泄压三通和单向阀。
15.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井漏模拟模块沿所述钻井液的流动方向依次包括：平流泵和模拟井漏地层，所述模拟井漏地层安装在所述套管上。
16.根据权利要求15所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述模拟井漏地层形成相互连通的缝洞。
17.根据权利要求15所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，所述井筒模块采用实际井筒的尺寸。
18.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备，其特征在于，该评价设备用于评价防漏钻井液或堵漏剂的性能。
19.一种利用如上述权利要求1～17中任意一项所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备的评价方法，其特征在于，该评价方法至少包括如下步骤：
根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；
使钻井液在所述井筒模块中循环流动，并且所述待评价监测装置的监测信号稳定；
打开所述溢流模拟模块和/或所述井漏模拟模块，模拟预设工况；
当所述待评价监测装置做出相应判断，关闭所述溢流模拟模块和所述井漏模拟模块；
对比所述预设工况与所述相应判断，得到评价结果。
20.根据权利要求19所述的评价方法，其特征在于，还包括步骤：
将所述钻井液加热至所述目标工区的地层温度。
21.根据权利要求19所述的评价方法，其特征在于，所述实验工艺参数包括钻井液组分、钻井液流速、地层温度、井喷排量和喷出压力。
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|---|---|---|---|---|
| CN114858981A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-08-05 | 中国石油大学(华东) | 钻井复杂溢流模拟及声电耦合溢流监测实验系统 |
| CN115219321A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-21 | 西南石油大学 | 一种用于喷漏同存工况下井筒压力测试的实验装置及方法 |
| CN115306375A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-11-08 | 中国石油大学(华东) | 一种基于油基钻井液井下气侵早期监测装置与方法 |
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2020
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| CN114858981B (zh) * | 2022-07-06 | 2022-09-09 | 中国石油大学(华东) | 钻井复杂溢流模拟及声电耦合溢流监测实验系统 |
| CN115306375A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-11-08 | 中国石油大学(华东) | 一种基于油基钻井液井下气侵早期监测装置与方法 |
| CN115219321A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-21 | 西南石油大学 | 一种用于喷漏同存工况下井筒压力测试的实验装置及方法 |
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