CN201184861Y - 一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的实验装置，主要由风机、送风管、加料器、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、流量计、变频调速器等组成。其特征在于，由加料器、混合室、加速管、试验段、连接管、旋风分离器、集砂箱首尾相连形成一个封闭的管道；风机产生空气流与加料器的卸下的砂粒流在混合室里形成气砂两相流后经过加速管的加速后可以通过由钻柱试验段和套管试验段组成的环形空间，模拟气体钻井中气流携带砂粒对钻具的冲蚀磨损。本实用新型结构简单，管道封闭，不污染环境等特点。也为研究气固两相流对输送管内的冲蚀磨损提供了理想的试验设备。

Description

一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验实验装置。特指一种模拟气体钻井过程中气体携岩对钻具产生冲蚀磨损的试验装置，它适用于试验气体钻井中不同排气量、机械钻速及岩屑性质对钻具的冲蚀磨损。
背景技术
目前气体钻井技术与常规钻井液钻井技术相比，气体钻井技术既能提高产量，又能提高钻井效率、降低勘探开发成本，其经济效益和社会效益十分明显。因此，气体钻井技术也正在成为我国油气勘探开发的主导技术之一。但是，气体钻井中气体携岩对钻具产生冲蚀磨损，造成的钻具使用寿命缩短甚至失效的情况也尤其突出。而冲蚀磨损是一个十分复杂的物理过程，目前关于冲蚀磨损的理论研究仅有初步的成果，仅能对冲蚀磨损的基本现象进行某些理论解析，还不十分完善。对冲蚀磨损的基本规律和抗磨材料的研究工作，基本上仍以实验手段为主。
由于影响冲蚀磨损的因素很多，现有的试验方法和实验装置都是模拟某些特定工况下的冲蚀磨损，尚不能模拟实际气体钻井过程中气体携岩冲蚀钻具的工作条件。
发明内容
本实用新型目的是提供一种钻具冲蚀磨损的试验装置，能模拟气体钻井过程中，不同钻井工艺参数(气体排量、机械钻速、岩屑属性等)下的钻具冲蚀磨损情况。
采取的技术方案：
本实用新型一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置由风机、送风管、加料器、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、流量计、变频调速器等组成。其中加料器、混合室、加速管、试验段、连接管、旋风分离器、集砂箱首尾相连形成一个封闭的管道；试验段由钻柱试验段和套管试验段组成。
本实用新型的目的是这样实现的：风机产生的空气流经送风管输送到混合室；在混合室空气与由加料器卸下的砂粒混合成为砂粒空气流；砂粒空气流经加速管达到预定速度后进入试验段；从试验段出来的砂粒空气流经过连接管进入旋风分离器实现砂粒与空气分离，分离出来的砂粒进入旋风分离器的下部出口的集砂箱以备重复使用，而分离出来的空气流和少量的砂粒从旋风分离器的上部出口经尾管进入水箱，经水箱除尘后的空气进入大气。
所述风机的数量为1-6台。每个风机都是通过弹性接头和闸阀与送风管相连，根据试验内容对风量的需求确定工作风机的数量；试验风量通过气体流量计读取。
所述加料器由调速电机驱动，调速电机的转速由变频调速器控制，实现对加入沙量的调节。
所述试验段为由钻柱试验段和套管试验段组成的环形空间，利用空气砂粒流通过环形空间对钻柱试验段和套管试验段的冲蚀磨损过程，模拟真实气体钻井中岩屑对钻具和套管的冲蚀；钻柱试验段上端与减速电机连接，减速电机带动钻柱试验段转动模拟真实钻井中钻柱的转动，钻柱试验段下端穿过安装在加速管端部的整流栅，钻柱试验段下端端部安装有扇叶，扇叶随钻柱试验段一起转动，在与整流栅的共同作用下，使空气沙粒流动更加均匀；钻柱试验段和套管试验段上均安装有试件，通过对试件的测量来获取冲蚀磨损的情况；套管试验段上设有透明观察窗以方便观察。
本实用新型的优点是：
能够模拟实际气体钻井过程中气体携岩对钻具造成冲蚀磨损的工作条件；具有设计合理、管道封闭、结构简单、不污染环境等特点。
本实用新型为研究气固两相流对输送管内的冲蚀磨损提供了理想的设备。
附图说明
图1是本实用新型的整体示意图。
图2是本实用新型试验段的半剖示意图。
图中1.风机，2.送风管，3.加料器，4.混合室，5.加速管，6.试验段，7.连接管，8.旋风分离器，9.尾管，10.水箱，11.流量计，12.弹性接头，13.闸阀，14.集砂箱，15.减速电机，16.钻柱试验段，17.套管试验段，18.扇叶，19.整流栅，20.试件，21.透明观察窗，22.盖板。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型：一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置，主要由风机1、送风管2、加料器3、混合室4、加速管5、试验段6、连接管7、旋风分离器8、尾管9、水箱10、流量计11等组成。
本实用新型的装配联接过程如图1所示：风机1通过弹性接头12和闸阀13与送风管2相连，送风管2再与流量计11一端连接，流量计11另一端与混合室4一端连接，混合室4另一端与加速管5一端连接；混合室4的入口与加料器3的出口连接；加速管5的另一端与试验段6的下端连接，试验段6上端的出口与连接管7一端连接；连接管7的另一端与旋风分离器8的入口连接，旋风分离器8的下部出口与集砂箱14入口连接；旋风分离器8的上部出口与尾管9的一端连接，尾管9的另一端接入水箱10；集砂箱14的出口与加料器3的入口连接。其中加料器3、混合室4、加速管5、试验段6、连接管7、旋风分离器8、集砂箱14首尾相连形成一个封闭的管道。
在图2中所示，所述试验段6由钻柱试验段16和套管试验段17组成。钻柱试验段16的上端与减速电机15连接，减速电机15通过盖板22固定在套管试验段17上端，钻柱试验段16的下端穿过整流栅19，钻柱试验段16的下端顶部安装有扇叶18，整流栅19安装在加速管5的端部，套管试验段17上设有在图1中所示透明观察窗21。钻柱试验段16和套管试验段17均安装有测试用试件20。

Claims (4)

1.一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置，主要由风机(1)、送风管(2)、加料器(3)、混合室(4)、加速管(5)、试验段(6)、连接管(7)、旋风分离器(8)、尾管(9)、水箱(10)、流量计(11)等组成，其特征在于：所述加料器(3)、混合室(4)、加速管(5)、试验段(6)、连接管(7)、旋风分离器(8)、集砂箱(14)首尾相连形成一个封闭的管道；试验段(6)由钻柱试验段(16)和套管试验段(17)组成。
2.如权利要求1所述的一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置，其特征在于：所述风机(1)的数量为1-6台。
3.如权利要求1所述的一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置，其特征在于：所述加速管(5)和试验段(6)之间安装有整流栅(19)。
4.如权利要求1所述的一种模拟气体钻井钻具冲蚀磨损的试验装置，其特征在于：所述钻柱试验段(16)的下端安装有扇叶(18)。
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