CN115343033A - 一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置及方法，涉及石油与天然气钻井取心技术领域，采用注浆注砂一体式平台，利用混砂器的高压喷射作用直接将砂浆注入到高压管线中，设置单向阀有效的避免高压管线中的泥浆反向流入混砂器，在注入过程中可以随时改变混砂的比例，从而达到连续测试的效果。实时数据采集，通过压力和流量传感器记录数据注砂前后变化的对比，以及与泥浆注入时压力表和电磁流量计的数据对比，可以分析不同的含砂率情况下球阀翻转的可靠性；可以测试系统循环过程中的阻力以及流量损失，通过分析可以得到球阀工作下的极限状态。测试观察窗口开放透明，可直观的观察不同含砂状态下球阀的翻转状态，操作步骤简洁。
Description
技术领域
本发明涉及石油与天然气钻井取心技术领域，特别是涉及一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置及方法。
背景技术
目前普遍采用的是钻井取心的方法进行保压取心钻具测试，即采用钻井的方法实地进行取心作业，一方面，工作量较大，取心过程全程在地底以下作业，测试过程中不能第一时间有效的观察球阀的翻转状态；另一方面，针对球阀式保压取心钻具，实地钻井测试不能测试多比例混砂状态下球阀翻转的有效性，同一地区地层含砂量基本保持不变，如要测试不同比例含砂量还需要挪动井位，这就需要在不同地区钻进数口井，工程量繁琐，成本极高。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置及方法，能够方便快捷地实现多种含砂率下的球阀翻转平台测试。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置及方法，包括泥浆池、泥浆泵、高压管线、混砂器、井架、水龙头、动力头、模拟井筒、返浆槽和泥浆沉淀池；所述泥浆泵的进口与所述泥浆池相连通；所述水龙头和所述动力头均设置于所述井架上部，且所述水龙头底部与所述动力头的顶部相连通；所述泥浆泵的出口通过所述高压管线与所述水龙头的进口相连通，所述动力头底部通过钻杆与保压取心钻具相连接；所述混砂器的出口与所述高压管线相连通；所述模拟井筒设置于所述井架下部，所述模拟井筒的井口通过所述返浆槽与所述泥浆沉淀池相连通。
可选的，所述模拟井筒为有机玻璃筒。
可选的，所述模拟井筒上设置有压力和流量传感器，所述压力和流量传感器与数据记录仪信号连接。
可选的，所述混砂器的出口与所述高压管线之间设置有单向阀。
可选的，所述高压管线上设置有电磁流量计。
可选的，所述泥浆泵上设置有压力表。
本发明还公开一种基于上述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置的方法，提前混合好定比例的砂浆添加到混砂器内，将压力和流量传感器连接到模拟井筒上，并将其通过信号线连接到数据记录仪上；
在系统工作的工程中，打开泥浆泵，待通过模拟井筒看到钻具下方有泥浆喷出后，打开混砂器向高压管线内持续注砂；
注入的过程中，地面人员实时记录压力表和电磁流量计的变化，同时平台上工作人员利用数据记录仪读取模拟井筒上连接的压力和流量传感器的示数，实时监控并记录返出后的泥浆的压力与流量；
注入一定时间后，观察返浆槽返出的泥浆中含砂后，关闭泥浆泵与混砂器，解锁钻具组合，下放打捞矛头上提保压取心钻具对球阀实施翻转关闭操作；通过模拟井筒观察保压取心钻具上球阀翻转后的状态，是否可以完全关闭；
通过改变混砂比例，重复上述操作，得到不同的含砂率情况下球阀式保压取心钻具球阀翻转的情况，为后续钻具在工程实际中的运用提供指导。
可选的，在地面上，工作人员组装完保压取心钻具后，在无泥浆状态下通过手动操作对保压取心钻具的球阀进行翻转测试；球阀翻转运行正常，使其保持完全打开状态，组装钻具组合下放模拟井筒内。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明中的测试方法采用的是注浆注砂一体式平台，利用混砂器的高压喷射作用直接将砂浆注入到高压管线中，在注入的三通位置处设置有一个单向阀有效的避免高压管线中的泥浆反向流入混砂器。同时，由于单向阀的作用，在注入过程中可以随时改变混砂的比例，从而达到连续测试的效果。
(2)本发明中的测试方式采用的是实时数据采集，通过压力和流量传感器记录数据注砂前后变化的对比，以及与泥浆注入时压力表和电磁流量计的数据对比，一方面，可以分析不同的含砂率情况下球阀翻转的可靠性；另一方面，可以测试系统循环过程中的阻力以及流量损失，通过分析可以得到球阀工作下的极限状态。
(3)本发明中的测试观察窗口开放透明，通过有机玻璃可以更加直观的观察不同含砂状态下球阀的翻转状态，操作步骤简洁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置的结构示意图。
附图标记说明：1、泥浆池；2、泥浆泵；3、压力表；4、高压管线；5、电磁流量计；6、混砂器；7、单向阀；8、水龙头；9、动力头；10、保压取心钻具；11、有机玻璃筒；12、压力和流量传感器；13、数据记录仪；14、泥浆沉淀池；15、返浆槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，包括泥浆池1、泥浆泵2、高压管线4、混砂器6、井架、水龙头8、动力头9、模拟井筒、返浆槽15和泥浆沉淀池14；泥浆泵2的进口与泥浆池1相连通；水龙头8和动力头9均设置于井架上部，且水龙头8底部与动力头9的顶部相连通；泥浆泵2的出口通过高压管线4与水龙头8的进口相连通，动力头9底部通过钻杆与保压取心钻具10相连接；混砂器6的出口与高压管线4相连通；模拟井筒设置于井架下部，模拟井筒的井口通过返浆槽15与泥浆沉淀池14相连通。
于本具体实施例中，为了便于更加直观的观察，模拟井筒采用透明材质制作，本具体实施例中，模拟井筒为有机玻璃筒11。
模拟井筒上设置有压力和流量传感器12，压力和流量传感器12与数据记录仪13信号连接。压力和流量传感器12用于实时数据采集。更具体的，压力和流量传感器12可以采用同时具有检测压力和流量的压力和流量传感器12，也可以采用压力传感器和流量传感器分别进行压力和流量的检测。
混砂器6的出口与高压管线4之间设置有单向阀7。在注入过程中可以随时改变混砂的比例，从而达到连续测试的效果。
高压管线4上设置有电磁流量计5。泥浆泵2上设置有压力表3。通过压力和流量传感器12记录数据注砂前后变化的对比，以及与泥浆注入时压力表3和电磁流量计5的数据对比，一方面，可以分析不同的含砂率情况下球阀翻转的可靠性；另一方面，可以测试系统循环过程中的阻力以及流量损失，通过分析可以得到球阀工作下的极限状态。
实施例二：
本实施例提供一种基于实施例一中的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置的方法，泥浆池1内的泥浆经泥浆泵2做功形成高压泥浆泵2入高压管线4中，同时混砂器6将人为设定好比例的砂浆以高压泵入的形式直接灌入到含有泥浆的高压管线4中；混合好的泥浆再沿高压管线4依次通过水龙头8和动力头9，沿钻杆下行进入保压取心钻具10的环空，经球阀和钻头出钻具，进入模拟井筒内，在压力的推动下沿模拟井筒内壁上返，并通过返浆槽15进入泥浆沉淀池14，混有砂的泥浆经过沉淀池的沉淀后回收利用。
本实施例中的方法具体如下：
提前混合好定比例的砂浆添加到混砂器6内，将压力和流量传感器12连接到模拟井筒上，并将其通过信号线连接到数据记录仪13上；
在系统工作的工程中，打开泥浆泵2，待通过模拟井筒看到钻具下方有泥浆喷出后，打开混砂器6向高压管线4内持续注砂；
注入的过程中，地面人员实时记录压力表3和电磁流量计5的变化，同时平台上工作人员利用数据记录仪13读取模拟井筒上连接的压力和流量传感器12的示数，实时监控并记录返出后的泥浆的压力与流量；
注入一定时间后，观察返浆槽15返出的泥浆中含砂后，关闭泥浆泵2与混砂器6，解锁钻具组合，下放打捞矛头上提保压取心钻具10对球阀实施翻转关闭操作；通过模拟井筒观察保压取心钻具10上球阀翻转后的状态，是否可以完全关闭；
通过改变混砂比例，重复上述操作，得到不同的含砂率情况下球阀式保压取心钻具10球阀翻转的情况，为后续钻具在工程实际中的运用提供指导。
可选的，在地面上，工作人员组装完保压取心钻具10后，在无泥浆状态下通过手动操作对保压取心钻具10的球阀进行翻转测试；球阀翻转运行正常，使其保持完全打开状态，组装钻具组合下放模拟井筒内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，包括泥浆池、泥浆泵、高压管线、混砂器、井架、水龙头、动力头、模拟井筒、返浆槽和泥浆沉淀池；所述泥浆泵的进口与所述泥浆池相连通；所述水龙头和所述动力头均设置于所述井架上部，且所述水龙头底部与所述动力头的顶部相连通；所述泥浆泵的出口通过所述高压管线与所述水龙头的进口相连通，所述动力头底部通过钻杆与保压取心钻具相连接；所述混砂器的出口与所述高压管线相连通；所述模拟井筒设置于所述井架下部，所述模拟井筒的井口通过所述返浆槽与所述泥浆沉淀池相连通。
2.根据权利要求1所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，所述模拟井筒为有机玻璃筒。
3.根据权利要求1所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，所述模拟井筒上设置有压力和流量传感器，所述压力和流量传感器与数据记录仪信号连接。
4.根据权利要求1所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，所述混砂器的出口与所述高压管线之间设置有单向阀。
5.根据权利要求1所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，所述高压管线上设置有电磁流量计。
6.根据权利要求1所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置，其特征在于，所述泥浆泵上设置有压力表。
7.基于权利要求1至6任一项所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置的方法，其特征在于，提前混合好定比例的砂浆添加到混砂器内，将压力和流量传感器连接到模拟井筒上，并将其通过信号线连接到数据记录仪上；
在系统工作的工程中，打开泥浆泵，待通过模拟井筒看到钻具下方有泥浆喷出后，打开混砂器向高压管线内持续注砂；
注入的过程中，地面人员实时记录压力表和电磁流量计的变化，同时平台上工作人员利用数据记录仪读取模拟井筒上连接的压力和流量传感器的示数，实时监控并记录返出后的泥浆的压力与流量；
注入一定时间后，观察返浆槽返出的泥浆中含砂后，关闭泥浆泵与混砂器，解锁钻具组合，下放打捞矛头上提保压取心钻具对球阀实施翻转关闭操作；通过模拟井筒观察保压取心钻具上球阀翻转后的状态，是否可以完全关闭；
通过改变混砂比例，重复上述操作，得到不同的含砂率情况下球阀式保压取心钻具球阀翻转的情况，为后续钻具在工程实际中的运用提供指导。
8.根据权利要求7所述的适用于球阀式保压取心钻具的平台测试装置的方法，其特征在于，在地面上，工作人员组装完保压取心钻具后，在无泥浆状态下通过手动操作对保压取心钻具的球阀进行翻转测试；球阀翻转运行正常，使其保持完全打开状态，组装钻具组合下放模拟井筒内。
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