CN204238892U - 空气钻井模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空气钻井模拟试验装置，模拟外井筒的底部通过活动铰轴竖直安装在底座上；在模拟外井筒的上半部外侧设置有固定片，绞车的绞绳通过固定在底座上的支杆顶端的定滑轮与固定片固定，通过绞绳的带动模拟外井筒以模拟井筒倾斜角度；模拟外井筒上部侧面经管线连接到承接容器，管线上连接有出口压力传感器，承接容器下面连接计量仪表；模拟外井筒下部侧面经管线连接到输液泵，管线上连接有进液压力传感器和进液流量计；模拟外井筒的中间悬挂安装下端无底的模拟内井筒，模拟内井筒上端安装加料容器；模拟内井筒上部侧面经管线连接到输气泵，管线上连接进气压力传感器和进气流量计。依据试验结果，可以研究、评价压缩空气的压力、流量配置是否科学，防止钻井事故，提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气钻井模拟试验装置，是一种应用于钻井领域的专用试验装置。
背景技术
现在石油钻井工程作业中，针对某些适用地层，采用经济、高效的空气钻井是一种重要的施工方式。在空气钻井作业中，如何优选配置相关施工参数，完成钻井目标，至关重要。很多相关施工作业，由于不能很好解决携水问题或携岩问题而被迫中止，造成很大经济损失。因此，研究适用的空气钻井模拟试验装置，科学评价相关试验条件，确定合理的施工方案，保证钻井工程的顺利进行，就具有非常重要的意义。
目前，国内外针对空气钻井的室内评价方法和模拟试验装置的研究尚属空白。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种空气钻井模拟试验装置，以便在实验室完成相关试验研究和科学评价。依据试验数据，可以评价、优选适用的空气压力、流量，携水能力及携岩能力，为空气钻井工程作业中，优选科学、经济的施工方案，提供科学依据。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种空气钻井模拟试验装置，包括模拟内井筒、模拟外井筒、加料容器、输气泵、输液泵、承接容器、绞车，模拟外井筒的底部通过活动铰轴竖直安装在底座上；在模拟外井筒的上半部外侧设置有固定片，绞车的绞绳通过固定在底座上的支杆顶端的定滑轮与固定片固定，通过绞绳的收紧/放松带动模拟外井筒以活动 铰轴为轴转动以模拟井筒倾斜角度；模拟外井筒上部侧面经管线连接到承接容器，管线上连接有出口压力传感器，承接容器下面连接计量仪表；模拟外井筒下部侧面经管线连接到输液泵，管线上连接有进液压力传感器和进液流量计；模拟外井筒的中间悬挂安装下端无底的模拟内井筒，模拟内井筒上端安装加料容器，模拟内井筒上部侧面经管线连接到输气泵，管线上连接进气压力传感器和进气流量计。
所述定滑轮的上端与固定片的连接点位于一个水平高度。
所述计量仪表、出口压力传感器、进气压力传感器、进气流量计、进液压力传感器和进液流量计经电缆连接到数据处理器上。
所述模拟内井筒长度为1m～6m,外径为50mm～150mm，筒壁厚度为6～16mm；模拟外井筒长度为1m～6m,内径为80mm～250mm，筒壁厚度为8～20mm。
所述模拟内井筒内径为76mm，外径为90mm，长度为3.0m；模拟外井筒内径为127mm，外径为150mm，长度为3.4m。
模拟内井筒和模拟外井筒采用高强度透明的材质。
所述绞车也安装在底座上。
本实用新型的有益效果是：依据试验结果，可以研究、评价压缩空气的压力、流量配置是否科学、合理，携水能力和携岩能力能否满足现场需求，进而评价空气钻井的施工作业效果，为优选符合施工要求的空气钻井施工作业方案，防止钻井事故，提高工作效率的相关试验，提供科学依据。
附图说明
图1是本实用新型的空气钻井模拟试验装置的示意图。
图中：1-加料容器；2-进气压力传感器；3-进气流量计；4-出口压力传感器；5-输气泵；6-承接容器；7-计量仪表；8-定滑轮；9-支杆；10-模拟外井筒；11-模拟内井筒；12-进液压力传感器；13-进液流量计；14-输液 泵；15-绞车；16-底座；17-活动铰轴；18-固定片
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，本实用新型的空气钻井模拟试验装置，包括模拟内井筒11、模拟外井筒10、加料容器1、输气泵5、输液泵14、承接容器6、绞车15，模拟外井筒10的底部通过活动铰轴17竖直安装在底座16上；在模拟外井筒10的上半部外侧设置有固定片18，绞车15的绞绳通过固定在底座16上的支杆9顶端的定滑轮8与固定片18固定，通过绞绳的收紧/放松带动模拟外井筒10以活动铰轴17为轴转动以模拟井筒倾斜角度；模拟外井筒10上部侧面经管线连接到承接容器6，管线上连接有出口压力传感器4，承接容器6下面连接计量仪表7；模拟外井筒10下部侧面经管线连接到输液泵14，管线上连接有进液压力传感器12和进液流量计13；模拟外井筒10的中间悬挂安装下端无底的模拟内井筒11，模拟内井筒11上端安装加料容器1，模拟内井筒11上部侧面经管线连接到输气泵5，管线上连接进气压力传感器2和进气流量计3。
所述定滑轮8的上端与固定片18的连接点位于一个水平高度。
所述计量仪表7、出口压力传感器4、进气压力传感器2、进气流量计3、进液压力传感器12和进液流量计13经电缆连接到数据处理器上。
所述模拟内井筒11长度为1m～6m,外径为50mm～150mm，筒壁厚度为6～16mm；模拟外井筒10长度为1m～6m,内径为80mm～250mm，筒壁厚度为8～20mm。
优选，所述模拟内井筒11内径为76mm，外径为90mm，长度为3.0m；模拟外井筒10内径为127mm，外径为150mm，长度为3.4m。
所述模拟内井筒11和模拟外井筒10采用高强度透明的材质。
所述绞车15也安装在底座16上。
本实用新型主要用于研究、测试、评价空气钻井工程的相关施工条件。适用于空气钻井工程中，确定施工方案时对于空气压力、流量，携岩能力，携水能力的评价和优选，以达到提高工作效率，减少或避免工程复杂事故，保证工程作业顺利完成。本装置可以模拟直井、斜井或水平井的工作状态。
本装置可以由输气泵5向模拟内井筒输送气体，同时由加料容器1定量加入模拟钻屑等试验样品，由输液泵14注入试验用水，混合流体由模拟内井筒11和模拟外井筒10之间的环形空间排出到承接容器6。气相、液相和固相分离后，液相和固相物料分别由计量仪表7计量。试验气体和液体的压力、流量、温度以及计量数据输送到数据处理部件，输出试验结果。由试验结果即可以研究、评价在试验条件下各相关试验参数的作用及效果。
在空气钻井工程作业中，可以依据测试结果，选择适用的注入气体和液体的压力、流量，达到科学合理的携水能力和携岩能力。这对于防止钻井事故，提高工作效率，具有重要的意义。
采用高强度透明的模拟井筒，可以承受较高工作压力，并且便于直接观察井筒内部流体的状态。本实用新型采用的输气泵可以调节输送气体的压力及流量，输送气体流量为0-80m3/h，压力为0～4.0MPa。输液泵输送的液体流量为0～15m3/h，压力为0～4.0MPa。计量仪表可以分别计量排出液相和固相物料的含量。依据测试结果，即可以研究、评价空气压力、流量，携水能力及携岩能力，是否科学合理，能否满足空气钻井工程的要求，为空气钻井工程作业中，优选科学、经济的施工方案，提供科学依据。
本实用新型可以根据试验需要采用不同直径、不同长度的模拟井筒，用以模拟不同的井身结构。采用高强度透明材料制作的模拟井筒，可以承受较高的工作压力，并可以直接观察试验过程中流体的变化情况。
采用的输气泵，可以根据试验需要改变试验气体的压力及流量；压力传感器和流量计用以测定输送气体和液体的压力和流量；加料容器可以定时定 量添加试验样品；承接容器用以收集排出的混合流体，并将混合流体中的固相和液相分离，由计量仪表检测出分离液相和固相物料的含量；采用数据处理部件，用以试验数据的采集、处理、显示和输出。
例如：在加料容器1中预先加入试验岩屑样品；调整输气泵5，向模拟内井筒11输送气体，由进气压力传感器2和进气流量计3分别测量进气压力和流量，初始进气流量为8m3/h；加料容器1按初始速度7.5㎏/min加入试验岩屑样品；由输液泵14向模拟外井筒10注入试验用水，由进液压力传感器12和进液流量计13分别测量进液压力和流量，注水初始流量为15L/min。混合流体经模拟外井筒10和模拟内井筒11之间的环空排出，经连接管线进入承接容器6，由出口压力传感器4测量出口压力。各测量数据信号即时传输到数据处理部件，并可按操作指令输出试验结果，完成试验。
观察混合流体的流动状态，可以根据试验要求，调整注入压缩空气的压力、流量，注水、压力流量以及试验岩屑的添加速度。
当试验过程中空气气流能够具有较好的携岩能力和携水能力，可以满足空气钻井的要求，各试验参数具有比较合理的配置，即可停止试验，由数据处理部件打印输出试验结果。
在试验进行过程中，如果试验压力、流量或试验温度等相关试验参数发生异常，模拟试验装置可以自动停止工作，以保证试验工作的安全。
依据试验结果，可以作出研究、评价：试验气体的压力和流量是否配置合理，携岩能力和携水能力是否可以满足空气钻井工程的需求，据此可以优选、配置科学、合理的试验条件，为确定适用的钻井施工方案，提高工作效率，保证工程作业的顺利完成，提供科学依据。
综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
Claims (7)
1.一种空气钻井模拟试验装置，其特征在于，包括模拟内井筒(11)、模拟外井筒(10)、加料容器(1)、输气泵(5)、输液泵(14)、承接容器(6)、绞车(15)，模拟外井筒(10)的底部通过活动铰轴(17)竖直安装在底座(16)上；在模拟外井筒(10)的上半部外侧设置有固定片(18)，绞车(15)的绞绳通过固定在底座(16)上的支杆(9)顶端的定滑轮(8)与固定片(18)固定，通过绞绳的收紧/放松带动模拟外井筒(10)以活动铰轴(17)为轴转动以模拟井筒倾斜角度；模拟外井筒(10)上部侧面经管线连接到承接容器(6)，管线上连接有出口压力传感器(4)，承接容器(6)下面连接计量仪表(7)；模拟外井筒(10)下部侧面经管线连接到输液泵(14)，管线上连接有进液压力传感器(12)和进液流量计(13)；模拟外井筒(10)的中间悬挂安装下端无底的模拟内井筒(11)，模拟内井筒(11)上端安装加料容器(1)，模拟内井筒(11)上部侧面经管线连接到输气泵(5)，管线上连接进气压力传感器(2)和进气流量计(3)。
2.根据权利要求1所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述定滑轮(8)的上端与固定片(18)的连接点位于一个水平高度。
3.根据权利要求1所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述计量仪表(7)、出口压力传感器(4)、进气压力传感器(2)、进气流量计(3)、进液压力传感器(12)和进液流量计(13)经电缆连接到数据处理器上。
4.根据权利要求1所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述模拟内井筒(11)长度为1m～6m,外径为50mm～150mm，筒壁厚度为6～16mm；模拟外井筒(10)长度为1m～6m,内径为80mm～250mm，筒壁厚度为8～20mm。
5.根据权利要求4所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述 模拟内井筒(11)内径为76mm，外径为90mm，长度为3.0m；模拟外井筒(10)内径为127mm，外径为150mm，长度为3.4m。
6.根据权利要求1所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述模拟内井筒(11)和模拟外井筒(10)采用透明的材质。
7.根据权利要求1所述的空气钻井模拟试验装置，其特征在于，所述绞车(15)也安装在底座(16)上。
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| CN201420617968.4U CN204238892U (zh) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | 空气钻井模拟试验装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114608851A (zh) * | 2021-07-20 | 2022-06-10 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种气体钻井冲击动力工具的测试台架 |
-
2014
- 2014-10-24 CN CN201420617968.4U patent/CN204238892U/zh not_active Expired - Fee Related
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