CN206329294U - 一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氮气钻井技术领域的一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，它主要由计算机监测系统、气体入口、气体流量计、电磁式空气泵、接头、压力传感器、温度传感器、混合物出口、立式气液两相分离器、内管、外管、内管固定环、钻头、出水口、液体流量计、液体分流器、球阀、水泵和贮水槽组成。电磁式空气泵与气体流量计和气体入口相连；贮水槽依次与水泵、球阀、液体分流器和液体流量计相连。本实用新型使用方便快捷，对水资源回收利用，不会对资源造成浪费，能很好的模拟氮气钻水平井地层出水过程中压力和温度的变化情况。

Description

一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置

技术领域

本实用新型涉及氮气钻井技术领域的一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置。

背景技术

氮气钻井是以氮气代替钻井液作为循环介质进行的钻井。氮气钻水平井的优势是：机械钻速高，保护油气层，避免井漏和卡钻等事故的产生。但在氮气钻井过程中气体密度低于在井筒中形成的气柱压力时，容易引起地层出水问题。在氮气钻井过程中在没有地层水进入井筒的情况下，环空中的岩屑不会相互结块，排砂口始终是粉尘，在气体量足够的情况下携岩效果较好。若在氮气钻井过程中钻到地层出水，则会给钻井带来卡钻和井壁垮塌钻井事故。因此，有必要对氮气钻水平井过程中地层出水问题进行深入研究，并研制一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置来对该问题进行研究，为现场实际钻井过程提供一定的工程实际意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，主要由计算机监测系统、气体入口、气体流量计、电磁式空气泵、接头、压力传感器、温度传感器、混合物出口、立式气液两相分离器、内管、外管、内管固定环、钻头、出水口、液体流量计、液体分流器、球阀、水泵和贮水槽组成。电磁式空气泵与气体流量计和气体入口相连；贮水槽依次与水泵、球阀、液体分流器和液体流量计相连。在接头下部设有压力传感器和温度传感器，用于监测整个实验过程中压力和温度的变化；内管和外管采用透明亚克力玻璃制成，承压能力1MPa；接头采用可拆卸设计，通过旋转接头可根据现场实际工况更换内管和外管的尺寸，从而达到更好的模拟效果。电磁式空气泵输出的空气模拟氮气，内管模拟实际工况下的钻杆，外管模拟实际工况下的套管，水模拟实际工况下地层产出水，出水口模拟地层出水的出水位置，钻头模拟实际工况下的钻头。

本实用新型的优点：使用方便快捷，拆卸简单，能很好的模拟氮气钻水平井过程中地层出水过程，并能准确监测压力和温度的变化。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置的结构示意图。

图中：1.计算机监测系统，2.气体入口，3.气体流量计，4.电磁式空气泵，5.接头，6.压力传感器，7.温度传感器，8.混合物出口，9.立式气液两相分离器，10.内管，11.外管，12.内管固定环，13.钻头，14.出水口，15.液体流量计，16.液体分流器，17.球阀，18.水泵，19.贮水槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，主要由计算机监测系统1、气体入口2、气体流量计3、电磁式空气泵4、接头5、压力传感器6、温度传感器7、混合物出口8、立式气液两相分离器9、内管10、外管11、内管固定环12、钻头13、出水口14、液体流量计15、液体分流器16、球阀17、水泵18和贮水槽19组成。所述电磁式空气泵4与气体流量计3和气体入口2相连；贮水槽19依次与水泵18、球阀17、液体分流器16和液体流量计15相连。

如图1所示，具体模拟过程为：首先关闭与水泵18和液体流量计15相连的球阀17，然后开启电磁式空气泵4，使气体通过气体流量计3计量后从气体入口2进入内管10，气体在内管10内从上往下流动，进入水平段后从钻头13喷出。在钻头13喷出后从环空往上流动，最后气体从混合物出口8流出并进入立式气液两相分离器9。当气体循环一段时间，且计算机监测系统1上显示的压力和温度稳定后打开水泵18和球阀17，使水通过球阀17后进入液体分流器16流向三个出水口14；通过调节每个出水口14上的小球阀可控制出水量的大小，通过计算机监测系统1上显示的压力和温度变化曲线可清楚的得到整个模拟氮气钻水平井过程中地层出水的压力和温度的变化情况。当气体和水一起从混合物出口8流出后进入立式气液两相分离器9进行气液两相分离，经过分离出的气体从上部流出，液体从底部流出后流至贮水槽19进行重新循环利用；在整个实验过程中可通过调节液体分流器16上的球阀开口的大小来控制出水口14流出水量的大小，从而更贴合实际工况来模拟，得到更准确的压力温度变化规律，为现场实际工况操作提供参考依据，即模拟过程结束。

Claims (4)

1.一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，主要由计算机监测系统(1)、气体入口(2)、气体流量计(3)、电磁式空气泵(4)、接头(5)、压力传感器(6)、温度传感器(7)、混合物出口(8)、立式气液两相分离器(9)、内管(10)、外管(11)、内管固定环(12)、钻头(13)、出水口(14)、液体流量计(15)、液体分流器(16)、球阀(17)、水泵(18)和贮水槽(19)组成，其特征在于：电磁式空气泵(4)与气体流量计(3)和气体入口(2)相连；贮水槽(19)依次与水泵(18)、球阀(17)、液体分流器(16)和液体流量计(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，其特征在于：在接头(5)下部设有压力传感器(6)和温度传感器(7)，用于监测整个实验过程中压力和温度的变化；内管(10)和外管(11)采用透明亚克力玻璃制成，承压能力1MPa。

3.根据权利要求1所述的一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，其特征在于：接头(5)采用可拆卸设计，通过旋转接头(5)可根据现场实际工况更换内管(10)和外管(11)的尺寸，从而达到更好的模拟效果。

4.根据权利要求1所述的一种模拟氮气钻水平井地层出水实验装置，其特征在于：电磁式空气泵(4)输出的空气模拟氮气，内管(10)模拟实际工况下的钻杆，外管(11)模拟实际工况下的套管，水模拟实际工况下地层产出水，出水口(14)模拟地层出水的出水位置，钻头(13)模拟实际工况下的钻头。