CN116066091A - 海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法 - Google Patents

海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法 Download PDF

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李鹏飞
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CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法。该海洋控压钻井实验模拟装置包括：实验管道，实验管道包括依次连接的入口管道、第一分管道和出口管道；位于入口管道的流体提供模块，用于向入口管道中注入流体；安装在第一分管道上的第一节流阀，用于调整第一分管道中流体的流量；与第一节流阀连接的第一位移传感器，用于检测第一节流阀的开度；安装在第一分管道且分别位于第一节流阀两端的压力传感器，用于分别检测第一节流阀两端的压力；安装在出口管道的流量检测模块，用于测量出口管道中流体的流量。本发明可以测定不同压差下的流量和节流阀开度值，形成应用图版指导生产。

Description

海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法
技术领域
本发明涉及石油与天然气钻井工程技术领域，具体地，涉及一种海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法。
背景技术
随着复杂深层油气资源勘探开发不断推进，深井、超深井和水平井占比越来越大，复杂地层钻完井过程中多面临高温高压、窄密度窗口、溢流漏失等事故复杂，严重影响深层油气勘探开发的进程。海洋精细控压钻井技术作为一项已经被证明的井筒压力调节技术，能够大幅度提高海洋平台的钻井速度、缩短钻井周期，保证作业安全。
海洋控压技术的核心装置是自动节流管汇，这其中自动节流阀是实现压力自动可控调节的关键部件，其性能参数和节流特性曲线直接影响了控压工艺实施的成功率。因此，通过研究节流阀的节流压降、开度和流量系数等关键参数变化规律，掌握节流阀控制特性，提高压力调节过程的可靠性、反应灵敏度和高控制精度是控压钻井技术成功实施的有力保障。过流系数(CV值)是作为国际通用的可靠性强的表征节流阀控制性能的关键参数。
随着控压技术应用领域向超深层、深水延伸，要求控压装备具备更强的控制能力、更快速的响应速度和更高的控制精度，为此自动节流阀的研发需要根据不同应用场合设计过流系数，这就需要建立一套能够模拟海洋控压钻井不同工况下压力控制过程的海洋控压钻井实验模拟装置。
现有的控压钻井装备已完成了自动化控制，研发了不同类型的节流阀，并且建立了控压钻井实验室可以进行多种不同工况下的模拟测试。但是目前缺乏海洋控压钻井气侵溢流控制模拟的能力，节流阀的性能和控制能力需要进一步提高，且现有的国际通用的实验室测量的CV曲线是在很小的特定压差下测定的，无法直接指导控压钻井的现场实际生产过程。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法，以测定不同压差下的流量和节流阀开度值，形成应用图版指导生产。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种海洋控压钻井实验模拟装置，包括：
实验管道，实验管道包括依次连接的入口管道、第一分管道和出口管道；
位于入口管道的流体提供模块，用于向入口管道中注入流体；
安装在第一分管道上的第一节流阀，用于调整第一分管道中流体的流量；
与第一节流阀连接的第一位移传感器，用于检测第一节流阀的开度；
安装在第一分管道且分别位于第一节流阀两端的压力传感器，用于分别检测第一节流阀两端的压力；
安装在出口管道的流量检测模块，用于测量出口管道中流体的流量。
在其中一种实施例中，实验管道还包括与第一分管道并列设置的第二分管道，第二分管道分别与入口管道和出口管道连接。
在其中一种实施例中，还包括：
安装在第二分管道上的海洋控压钻井装置，包括多个第二节流阀，第二节流阀用于调整第二分管道中流体的流量；
与其中一个第二节流阀连接的第二位移传感器，用于检测该第二节流阀的开度；
安装在第二分管道且分别位于海洋控压钻井装置两端的压力传感器，用于分别检测海洋控压钻井装置两端的压力。
在其中一种实施例中，流体提供模块包括泥浆池、柱塞泵和注气模块；
柱塞泵用于从泥浆池中抽取泥浆后注入入口管道中；
注气模块用于向入口管道中的泥浆注入气体。
在其中一种实施例中，出口管道包括第一总出口管道、第一分出口管道、与所述第一分出口管道并列设置的第二分出口管道和第二总出口管道；
第一总出口管道的一端分别与第一分管道和第二分管道连接，另一端分别与第一分出口管道和第二分出口管道连接；
第二总出口管道一端分别与第一分出口管道和第二分出口管道连接，另一端与泥浆池连接。
在其中一种实施例中，流量检测模块包括位于第一分出口管道的第一质量流量计，用于测量第一分出口管道中流体的流量。
在其中一种实施例中，安装在第一分管道且分别位于第一节流阀两端的压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器；安装在第二分管道且分别位于海洋控压钻井装置两端的压力传感器包括第三压力传感器和第四压力传感器；
第一压力传感器位于第一节流阀的上游，用于检测第一节流阀上游端的压力；
第二压力传感器位于第一节流阀的下游，用于检测第一节流阀下游端的压力；
第三压力传感器位于海洋控压钻井装置的上游，用于检测海洋控压钻井装置上游端的压力；
第四压力传感器位于海洋控压钻井装置的下游，用于检测海洋控压钻井装置下游端的压力。
在其中一种实施例中，流量检测模块还包括：
位于第一总出口管道的电磁流量计，用于测量第一总出口管道中流体的流量。
在其中一种实施例中，还包括：
位于注气模块与所述第一压力传感器之间的第一阀门，安装在第一分管道上；
位于第二压力传感器与电磁流量计之间的第二阀门，安装在第一分管道上；
位于注气模块与第三压力传感器之间的第三阀门，安装在第二分管道上；
位于第四压力传感器与电磁流量计之间的第四阀门，安装在第二分管道上。
在其中一种实施例中，还包括：
位于电磁流量计与第一质量流量计之间的第五阀门，安装在第一分出口管道上；
第六阀门，安装在第二分出口管道上。
在其中一种实施例中，还包括：分别连接流体提供模块、第一节流阀、第二节流阀、第一位移传感器、第二位移传感器、压力传感器、第一质量流量计、电磁流量计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门的控制装置，用于控制流体提供模块提供稳定的流量，分别调整第一节流阀和第二节流阀的开度，控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门打开或关闭，分别获取来自第一位移传感器和第二位移传感器的位移数据，获取来自压力传感器的压力数据，以及分别获取来自第一质量流量计和电磁流量计的流量数据。
本发明实施例还提供一种基于如上所述的海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法，包括：
关闭第三阀门、第四阀门和第六阀门，打开第一阀门、第二阀门和第五阀门；
控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体；
调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据；
根据第一压力数据和第二压力数据确定第一压力差，根据流量目标值、目标开度和第一压力差建立第一应用图版。
在其中一种实施例中，还包括：
关闭第一阀门、第二阀门和第六阀门，打开第三阀门、第四阀门和第五阀门；
控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体；
调节第二节流阀的开度直至来自第二位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第三压力传感器的第三压力数据和来自第四压力传感器的第四压力数据；
根据第三压力数据和第四压力数据确定第二压力差，根据流量目标值、目标开度和第二压力差建立第二应用图版。
在其中一种实施例中，还包括：
关闭第三阀门、第四阀门和第五阀门，打开第一阀门、第二阀门和第六阀门；
控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自电磁流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体；
调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据；
根据第一压力数据和第二压力数据确定第一压力差，根据流量目标值、目标开度和第一压力差建立第一应用图版。
本发明实施例的海洋控压钻井实验模拟装置包括实验管道、向入口管道中注入流体的流体提供模块、调整第一分管道中流体的流量的第一节流阀、检测第一节流阀的开度的第一位移传感器、检测第一节流阀两端的压力的压力传感器和测量出口管道中流体流量的流量检测模块，可以测定不同压差下的流量和节流阀开度值，形成应用图版指导生产。
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，下面将对实施例描述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是本发明实施例中海洋控压钻井实验模拟装置的示意图；
图2是本发明实施例中部件测试示意图；
图3是本发明实施例中海洋控压钻井装置测试示意图；
图4是本发明实施例中流量检测模块的示意图；
图5是本发明实施例中控制装置的示意图；
图6是本发明实施例中基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法的流程图；
图7是本发明另一实施例中基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法的流程图。
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。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
鉴于现有的国际通用的实验室测量的CV曲线是在很小的特定压差下测定的，无法直接指导控压钻井的现场实际生产过程，本发明实施例提供了一种海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法，可实现对海洋精细控压钻井装置及核心部件的模拟检测和压力流量自动调节控制，测定节流阀在不同压差下的流量和开度值，形成海洋控压钻井应用图版。以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例中海洋控压钻井实验模拟装置的示意图。图2是本发明实施例中部件测试示意图。图3是本发明实施例中海洋控压钻井装置测试示意图。图4是本发明实施例中流量检测模块的示意图。如图1-图4所示，海洋控压钻井实验模拟装置包括：
实验管道，实验管道包括依次连接的入口管道1、第一分管道2、出口管道和与第一分管道并列设置的第二分管道3，第二分管道3分别与入口管道和出口管道连接；
位于入口管道1的流体提供模块，用于向入口管道中注入流体；
安装在第一分管道上的第一节流阀(图中未示)，位于部件测试试验台架101上，用于调整第一分管道中流体的流量；第一节流阀通过法兰或者由壬与管道连接，可以改变管道中的排量和压力。当不同压力排量的流体通过节流阀时，可以对海洋控压钻井装备中的高性能自动节流阀、高精度质量流量计等控压钻井关键部件进行压力、流量和抗冲蚀能力进行测试。
与第一节流阀连接的第一位移传感器102，用于检测第一节流阀的开度；
安装在第一分管道且分别位于第一节流阀两端的压力传感器，用于分别检测第一节流阀两端的压力，高压检测分辨度0.01MPa，低压检测分辨度1KPa；其中，该压力传感器包括第一压力传感器105和第二压力传感器106。第一压力传感器位于第一节流阀的上游，用于检测第一节流阀上游端的压力。第二压力传感器位于第一节流阀的下游，用于检测第一节流阀下游端的压力。
安装在出口管道的流量检测模块，用于测量出口管道中流体的流量。
如图1所示，流体提供模块包括泥浆池11、柱塞泵12和注气模块20。柱塞泵用于从泥浆池中抽取泥浆后注入入口管道中；注气模块用于向入口管道中的泥浆注入气体。第二质量流量计13用于测量柱塞泵12的流量。
其中，柱塞泵为三缸柱塞泵，可调压力范围为0MPa-17.5MPa，可调节流量范围为0L/s-35L/s，主供流通径≥103mm。通过控制装置可以控制三缸柱塞泵的开启、泵压和排量；三缸柱塞泵从循环泥浆池中抽取泥浆，从而为整个实验系统提供连续可调的单相液态流体的稳定流量。第二质量流量计可以对三缸柱塞泵的出口排量进行实时测量，并同时对三缸柱塞泵的上水效率进行校正：根据泵的冲程、缸套内径和每分钟的泵冲数可以计算出泵的理想排量Q1；第二质量流量计可以对三缸柱塞泵的出口排量进行实时测量，排量为Q2；泵的效率＝Q2/Q1。
注气模块包括螺杆空压机、低压储气罐、干冷机、精密过滤器、增压机、高压储气罐和高压气体注入自动控制软件，用于提供连续可调的单相气态流体的稳定流量，针对浅层气、天然气井、窄窗口气井等气侵过程测试，以及高压气体溢流模拟、气体溢漏同存模拟、多相流特性测试，从而进行压力剖面优化控制、环空压降模拟与模型修正、控压钻井参数优化等模拟测试，能够全自动控制启停并提供精确控制高压气体侵入时间、压力及气量，压力范围0MPa-35MPa，高压气体溢流量0m3/min～1m3/min，高压气体侵入压力0Mpa～35Mpa，高压气体精度±0.5L/S。
具体实施时，通过螺杆空压机、低压储气罐、干冷机、精密过滤器和增压机制取干燥清洁的高压空气，并将高压空气储存于高压储气罐中，通过控制装置上的高压气体注入自动控制软件控制能够全自动控制启停并精确控制高压气体侵入时间、压力及气量，从而为整个实验系统提供连续可调的单相气态流体的稳定流量，并可以与柱塞泵相互配合，模拟气体侵入到液体当中。
如图1所示，海洋控压钻井实验模拟装置还包括：
安装在第二分管道上的海洋控压钻井装置201，位于全尺寸整机测试试验台架上，包括多个第二节流阀，第二节流阀用于调整第二分管道中流体的流量；海洋控压钻井装置通过法兰或者由壬与管道连接，可以改变管道中的排量和压力。当不同压力排量的流体通过节流阀时，可以对海洋控压钻井装备进行压力、流量、摩阻、抗冲蚀能力、振动和控制速度测试。
与其中一个第二节流阀连接的第二位移传感器202，用于检测该第二节流阀的开度；
安装在第二分管道且分别位于海洋控压钻井装置两端的压力传感器，用于分别检测海洋控压钻井装置两端的压力，高压检测分辨度0.01MPa，低压检测分辨度1KPa。其中，该压力传感器包括第三压力传感器205和第四压力传感器206。第三压力传感器位于海洋控压钻井装置的上游，用于检测海洋控压钻井装置上游端的压力；第四压力传感器位于海洋控压钻井装置的下游，用于检测海洋控压钻井装置下游端的压力。
如图1所示，出口管道包括第一总出口管道4、第一分出口管道5、与第一分出口管道并列设置的第二分出口管道6和第二总出口管道7；
第一总出口管道的一端分别与第一分管道和第二分管道连接，另一端分别与第一分出口管道和第二分出口管道连接；
第二总出口管道一端分别与第一分出口管道和第二分出口管道连接，另一端与泥浆池连接。
如图4所示，流量检测模块包括位于第一分出口管道的第一质量流量计305和位于第一总出口管道的电磁流量计301。第一质量流量计305用于测量第一分出口管道中流体的流量。电磁流量计301用于测量第一总出口管道中流体的流量。流量计的液体流量检测精度达到全量程±0.05％，气体流量检测精度达到全量程±0.35％。
另外，当需要对新加工完成的流量计进行校准时，可以将待校准的流量计安装在部件测试试验台架上，为实验装置提供一定的流量，该流量同时经过第一分管道和出口管道，因此电磁流量计或者质量流量计可以对部件测试试验台架上的待校准的流量计进行精度校正。第一分出口管道和第二分出口管道可以切换使用。
如图2-图4所示，海洋控压钻井实验模拟装置还包括：
位于注气模块与第一压力传感器之间的第一阀门103，安装在第一分管道上；
位于第二压力传感器与电磁流量计之间的第二阀门104，安装在第一分管道上；
位于注气模块与第三压力传感器之间的第三阀门205，安装在第二分管道上；
位于第四压力传感器与电磁流量计之间的第四阀门206，安装在第二分管道上；
位于电磁流量计与第一质量流量计之间的第五阀门302，安装在第一分出口管道上；
第六阀门303，安装在第二分出口管道上。上述阀门均可以为平板阀。
如图1所示，海洋控压钻井实验模拟装置还包括：分别连接流体提供模块、第一节流阀、第二节流阀、第一位移传感器、第二位移传感器、压力传感器、第一质量流量计、电磁流量计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门的控制装置，用于控制流体提供模块提供稳定的流量，分别调整第一节流阀和第二节流阀的开度，控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门打开或关闭，分别获取来自第一位移传感器和第二位移传感器的位移数据，获取来自压力传感器的压力数据，以及分别获取来自第一质量流量计和电磁流量计的流量数据。所有的传感器均可以通过信号线与控制装置中的防爆控制柜连接，控制装置可以与传感器和阀门等进行信息交互。
图5是本发明实施例中控制装置的示意图。如图5所示，控制装置包括基准流量循环系统100、恒流自动调压系统200、恒压变功率反馈调节系统300、高精度单相流体流量监测系统400和节流阀三维拟合控制仿真系统500。
其中，基准流量循环系统包括压力流量连续可调循环泵模块、高压连续注气模块和基准流量循环自动控制系统；
恒流自动调压系统包括压力流量连续可调循环泵模块、高压连续注气模块和恒流自动调压自动控制系统；
恒压变功率反馈调节系统包括压力流量连续可调循环泵模块、高压连续注气模块和恒压变功率反馈调节自动控制系统；
高精度单相流体流量监测系统包括压力流量连续可调循环泵模块、高压连续注气模块和流量监测与校准模块；
节流阀三维拟合控制仿真系统包括节流阀结构三维建模与优化模块、节流阀节流特性和冲蚀特性分析模块和节流阀压力流量特性分析模块。节流阀压力流量特性分析模块的主要用于建立出口流量Q、节流阀开度值ξ和节流阀上游端与下游端的压力差Δp三者之间的关系图版。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于上述海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法，由于该方法解决问题的原理与海洋控压钻井实验模拟装置相似，因此该方法的实施可以参见装置的实施，重复之处不再赘述。
图6是本发明实施例中基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法的流程图。如图6所示，基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法应用于海洋控压钻井实验模拟装置的控制装置，当测试第一节流阀时，实验方法包括：
S101：关闭第三阀门、第四阀门和第六阀门，打开第一阀门、第二阀门和第五阀门。
S102：控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体。
S103：调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度。
S104：获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据。
S105：根据第一压力数据和第二压力数据确定第一压力差，根据流量目标值、目标开度和第一压力差建立第一应用图版。
一实施例中，以测试第一节流阀为例，当采用电磁流量计时，基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法包括：关闭第三阀门、第四阀门和第五阀门，打开第一阀门、第二阀门和第六阀门；控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自电磁流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体；调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度；获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据；根据第一压力数据和第二压力数据确定第一压力差，根据流量目标值、目标开度和第一压力差建立第一应用图版。
图7是本发明另一实施例中基于海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法的流程图。如图7所示，当测试的海洋控压钻井装置的第二节流阀时，实验方法包括：
S201：关闭第一阀门、第二阀门和第六阀门，打开第三阀门、第四阀门和第五阀门。
S202：控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向入口管道中的泥浆注入气体。
S203：调节第二节流阀的开度直至来自第二位移传感器中的位移数据达到目标开度。
S204：获取来自第三压力传感器的第三压力数据和来自第四压力传感器的第四压力数据。
S205：根据第三压力数据和第四压力数据确定第二压力差，根据流量目标值、目标开度和第二压力差建立第二应用图版。
表1
Figure BDA0004018117440000101
表1是应用图版的示意表。如表1所示，重复上述步骤x次共得到x行数据，目标流量Q为流量目标值，目标开度ξ为节流阀的开度，压差为第一压力数据与第二压力数据的差值，或为第三压力数据与第四压力数据的差值。
综上，本发明实施例的海洋控压钻井实验模拟装置及其实验方法可以控制模拟海洋控压钻井气侵溢流，测定不同压差下的流量和节流阀开度值，形成应用图版指导生产。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

Claims (14)

1.一种海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，包括：
实验管道，所述实验管道包括依次连接的入口管道、第一分管道和出口管道；
位于入口管道的流体提供模块，用于向所述入口管道中注入流体；
安装在所述第一分管道上的第一节流阀，用于调整所述第一分管道中流体的流量；
与所述第一节流阀连接的第一位移传感器，用于检测所述第一节流阀的开度；
安装在所述第一分管道且分别位于所述第一节流阀两端的压力传感器，用于分别检测所述第一节流阀两端的压力；
安装在所述出口管道的流量检测模块，用于测量所述出口管道中流体的流量。
2.根据权利要求1所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，所述实验管道还包括与所述第一分管道并列设置的第二分管道，所述第二分管道分别与所述入口管道和所述出口管道连接。
3.根据权利要求2所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，还包括：
安装在所述第二分管道上的海洋控压钻井装置，包括多个第二节流阀，所述第二节流阀用于调整所述第二分管道中流体的流量；
与其中一个第二节流阀连接的第二位移传感器，用于检测该第二节流阀的开度；
安装在所述第二分管道且分别位于所述海洋控压钻井装置两端的压力传感器，用于分别检测所述海洋控压钻井装置两端的压力。
4.根据权利要求3所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，所述流体提供模块包括泥浆池、柱塞泵和注气模块；
所述柱塞泵用于从所述泥浆池中抽取泥浆后注入所述入口管道中；
所述注气模块用于向所述入口管道中的泥浆注入气体。
5.根据权利要求4所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，所述出口管道包括第一总出口管道、第一分出口管道、与所述第一分出口管道并列设置的第二分出口管道和第二总出口管道；
所述第一总出口管道的一端分别与所述第一分管道和所述第二分管道连接，另一端分别与所述第一分出口管道和所述第二分出口管道连接；
所述第二总出口管道一端分别与所述第一分出口管道和所述第二分出口管道连接，另一端与所述泥浆池连接。
6.根据权利要求5所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，
流量检测模块包括位于所述第一分出口管道的第一质量流量计，用于测量所述第一分出口管道中流体的流量。
7.根据权利要求6所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，所述安装在所述第一分管道且分别位于所述第一节流阀两端的压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器；所述安装在所述第二分管道且分别位于所述海洋控压钻井装置两端的压力传感器包括第三压力传感器和第四压力传感器；
所述第一压力传感器位于所述第一节流阀的上游，用于检测所述第一节流阀上游端的压力；
所述第二压力传感器位于所述第一节流阀的下游，用于检测所述第一节流阀下游端的压力；
所述第三压力传感器位于所述海洋控压钻井装置的上游，用于检测所述海洋控压钻井装置上游端的压力；
所述第四压力传感器位于所述海洋控压钻井装置的下游，用于检测所述海洋控压钻井装置下游端的压力。
8.根据权利要求7所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，所述流量检测模块还包括：
位于所述第一总出口管道的电磁流量计，用于测量所述第一总出口管道中流体的流量。
9.根据权利要求8所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，还包括：
位于所述注气模块与所述第一压力传感器之间的第一阀门，安装在所述第一分管道上；
位于所述第二压力传感器与所述电磁流量计之间的第二阀门，安装在所述第一分管道上；
位于所述注气模块与所述第三压力传感器之间的第三阀门，安装在所述第二分管道上；
位于所述第四压力传感器与所述电磁流量计之间的第四阀门，安装在所述第二分管道上。
10.根据权利要求9所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，还包括：
位于所述电磁流量计与所述第一质量流量计之间的第五阀门，安装在所述第一分出口管道上；
第六阀门，安装在所述第二分出口管道上。
11.根据权利要求10所述的海洋控压钻井实验模拟装置，其特征在于，还包括：分别连接所述流体提供模块、所述第一节流阀、所述第二节流阀、所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述压力传感器、所述第一质量流量计、所述电磁流量计、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门和所述第六阀门的控制装置，用于控制所述流体提供模块提供稳定的流量，分别调整所述第一节流阀和所述第二节流阀的开度，控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门和所述第六阀门打开或关闭，分别获取来自所述第一位移传感器和所述第二位移传感器的位移数据，获取来自所述压力传感器的压力数据，以及分别获取来自所述第一质量流量计和所述电磁流量计的流量数据。
12.一种基于权利要求1-11任一权利要求所述的海洋控压钻井实验模拟装置的实验方法，其特征在于，包括：
关闭第三阀门、第四阀门和第六阀门，打开第一阀门、第二阀门和第五阀门；
控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向所述入口管道中的泥浆注入气体；
调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据；
根据所述第一压力数据和所述第二压力数据确定第一压力差，根据所述流量目标值、所述目标开度和所述第一压力差建立第一应用图版。
13.根据权利要求12所述的实验方法，其特征在于，还包括：
关闭第一阀门、第二阀门和第六阀门，打开第三阀门、第四阀门和第五阀门；
控制所述柱塞泵向所述入口管道中注入泥浆直至来自第一质量流量计中的流量达到流量目标值，控制所述注气模块向所述入口管道中的泥浆注入气体；
调节第二节流阀的开度直至来自第二位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第三压力传感器的第三压力数据和来自第四压力传感器的第四压力数据；
根据所述第三压力数据和所述第四压力数据确定第二压力差，根据所述流量目标值、所述目标开度和所述第二压力差建立第二应用图版。
14.根据权利要求12所述的实验方法，其特征在于，还包括：
关闭第三阀门、第四阀门和第五阀门，打开第一阀门、第二阀门和第六阀门；
控制柱塞泵向入口管道中注入泥浆直至来自电磁流量计中的流量达到流量目标值，控制注气模块向所述入口管道中的泥浆注入气体；
调节第一节流阀的开度直至来自第一位移传感器中的位移数据达到目标开度；
获取来自第一压力传感器的第一压力数据和来自第二压力传感器的第二压力数据；
根据所述第一压力数据和所述第二压力数据确定第一压力差，根据所述流量目标值、所述目标开度和所述第一压力差建立所述第一应用图版。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117094236A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 北京航天华腾科技有限公司 一种深水钻井气侵数据分析的高精度校准方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101852076A (zh) * 2010-03-31 2010-10-06 中国石油天然气集团公司 用于控压钻井实验与测试的井下工况模拟方法
CN201705322U (zh) * 2010-03-31 2011-01-12 中国石油天然气集团公司 用于控压钻井实验与测试的井下工况模拟装置
US9605499B1 (en) * 2016-09-07 2017-03-28 China University Of Petroleum (East China) Subsea wellhead pressure indicating and automatic adjusting device for deep-water dual-gradient drilling
CN107035328A (zh) * 2017-06-21 2017-08-11 西南石油大学 一种控压钻井节流回压控制的方法
CN108590625A (zh) * 2018-04-13 2018-09-28 中国石油大学(华东) 一种水合物钻井溢流模拟监测实验装置
CN109473187A (zh) * 2018-10-31 2019-03-15 西安交通大学 海洋条件下两层流体搅浑过程及传热特性可视化实验系统及方法
CN113006769A (zh) * 2021-03-17 2021-06-22 中国石油大学(华东) 一种复杂压力体系地层智能压井方法及装置
CN113972383A (zh) * 2021-10-28 2022-01-25 三一汽车制造有限公司 系统模拟装置、控制参数的验证方法和比例阀控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101852076A (zh) * 2010-03-31 2010-10-06 中国石油天然气集团公司 用于控压钻井实验与测试的井下工况模拟方法
CN201705322U (zh) * 2010-03-31 2011-01-12 中国石油天然气集团公司 用于控压钻井实验与测试的井下工况模拟装置
US9605499B1 (en) * 2016-09-07 2017-03-28 China University Of Petroleum (East China) Subsea wellhead pressure indicating and automatic adjusting device for deep-water dual-gradient drilling
CN107035328A (zh) * 2017-06-21 2017-08-11 西南石油大学 一种控压钻井节流回压控制的方法
CN108590625A (zh) * 2018-04-13 2018-09-28 中国石油大学(华东) 一种水合物钻井溢流模拟监测实验装置
CN109473187A (zh) * 2018-10-31 2019-03-15 西安交通大学 海洋条件下两层流体搅浑过程及传热特性可视化实验系统及方法
CN113006769A (zh) * 2021-03-17 2021-06-22 中国石油大学(华东) 一种复杂压力体系地层智能压井方法及装置
CN113972383A (zh) * 2021-10-28 2022-01-25 三一汽车制造有限公司 系统模拟装置、控制参数的验证方法和比例阀控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱颢: "控压钻井节流阀工作机理数值模拟及实验研究", 西南石油大学硕士毕业论文, 1 June 2014 (2014-06-01), pages 49 - 62 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117094236A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 北京航天华腾科技有限公司 一种深水钻井气侵数据分析的高精度校准方法
CN117094236B (zh) * 2023-10-20 2023-12-26 北京航天华腾科技有限公司 一种深水钻井气侵数据分析的高精度校准方法

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