CN206725563U - 一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及控压钻井技术领域的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，它主要由计算机监测系统、压力传感器、法兰、电机、混合物出口、三相分离器、小型流化床干燥器、内管、外管、岩屑收集桶、电磁式空气泵、气体流量计、球阀A、气体进口、液固两相进口、钻头、封隔块、岩屑漏斗、球阀B、液体流量计、水泵、油基钻井液储罐、盐水钻井液储罐、钙基钻井液储罐、止回阀和高速摄像机组成。电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀A和气体进口相连；油基钻井液储罐、盐水钻井液储罐和钙基钻井液储罐采用并联连接。本实用新型使用方便快捷，能很好的模拟控压钻井不同钻井液环空水力特性规律的变化。
Description
技术领域
本实用新型涉及控压钻井技术领域的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置。
背景技术
控压钻井(MPD)是指对环空压力剖面进行精确控制的钻井技术，它是针对钻井液窄密度安全窗口的一种钻井新技术。所谓窄密度窗口就是指钻井过程中的环空循环压耗大于或等于地层孔隙压力与破裂压力之差，若在静止状态下环空静液柱压力小于地层孔隙压力，直接导致溢流产生；若在循环状态下，井底压力大于地层破裂压力，直接导致钻井液漏失。目前国内外对控压钻井的研究主要集中在控压钻井设备的研发，而对于环空水力特性理论计算方面略显欠缺。环空水力特性是控压钻井技术的一个重要组成部分，精确的环空水力特性理论不仅可用于控压钻井水力参数设计，而且还能指导现场的工程师准确地判断和处理井下出现的复杂情况和优化施工参数，预测可能出现的风险。因此，对于控压钻井而言对钻进过程中环空水力学特性规律有必要在实验室内进行研究；若能发明一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置对钻井过程中环空水力学特性进行研究，这将对现场实际工程具有重要的指导意义。
发明内容
本实用新型目的是：提供了一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，主要由计算机监测系统、压力传感器、法兰、电机、混合物出口、三相分离器、小型流化床干燥器、内管、外管、岩屑收集桶、电磁式空气泵、气体流量计、球阀A、气体进口、液固两相进口、钻头、封隔块、岩屑漏斗、球阀B、液体流量计、水泵、油基钻井液储罐、盐水钻井液储罐、钙基钻井液储罐、止回阀和高速摄像机组成。电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀A和气体进口相连；油基钻井液储罐、盐水钻井液储罐和钙基钻井液储罐采用并联连接，并与水泵、液体流量计、球阀B和液固两相进口相连；电机与内管和钻头相连。在外管左边最上部和最下部分别设有一个压力传感器，用于监测整个实验过程中压力的变化情况；内管采用透明亚克力玻璃制作而成，承压1.5MPa；外管采用透明PC材料制作而成，承压1.5MPa；且内管壁厚是外管壁厚的1.5倍；岩屑漏斗内的岩屑颗粒平均粒径为1mm。在法兰内安装有轴承和密封圈，用于电机带动内管转动时让内管不与法兰发生碰撞；内管下部设有封隔块，用于防止实验过程中混合物往上流。在整个实验模拟过程中电磁式空气泵提供的少量气体模拟实际工况下发生地层产气，岩屑漏斗内的岩屑颗粒模拟实际工况下发生地层出砂，电机带动内管和钻头转动模拟实际工况下的钻井过程。
本实用新型的优点：使用方便快捷，能很好的模拟控压钻井不同钻井液环空水力特性变化规律；整个实验对钻井液和岩屑颗粒进行重新回收使用，节约资源。
附图说明
图1是本实用新型一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置的结构示意图。图中：1.计算机监测系统，2.压力传感器，3.法兰，4.电机，5.混合物出口，6.三相分离器，7.小型流化床干燥器，8.内管，9.外管，10.岩屑收集桶，11.电磁式空气泵，12.气体流量计，13.球阀A，14.气体进口，15.液固两相进口，16.钻头，17.封隔块，18.岩屑漏斗，19.球阀B，20.液体流量计，21.水泵，22.油基钻井液储罐，23.盐水钻井液储罐，24.钙基钻井液储罐，25.止回阀，26.高速摄像机。
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控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，主要由计算机监测系统1、压力传感器2、法兰3、电机4、混合物出口5、三相分离器6、小型流化床干燥器7、内管8、外管9、岩屑收集桶10、电磁式空气泵11、气体流量计12、球阀A13、气体进口14、液固两相进口15、钻头16、封隔块17、岩屑漏斗18、球阀B19、液体流量计20、水泵21、油基钻井液储罐22、盐水钻井液储罐23、钙基钻井液储罐24、止回阀25和高速摄像机26组成。电磁式空气泵11依次与气体流量计12、球阀A13和气体进口14相连；油基钻井液储罐22、盐水钻井液储罐23和钙基钻井液储罐24采用并联连接，并与水泵21、液体流量计20、球阀B19和液固两相进口15相连；电机4与内管8和钻头16相连。
如图1所示，具体模拟过程为：首先检查所有阀门是否全部关闭，检查完毕后先打开钙基钻井液储罐24左右两边的止回阀25、球阀B19、与液固两相进口15相连的球阀、与三相分离器6相连的球阀和水泵21，使钙基钻井液先在环空内循环起来，模拟实际工况下钻井液的循环过程；然后打开电机4，让钻头16转动起来，接着打开岩屑漏斗18下部的阀门，使岩屑颗粒随着钙基钻井液一起在环空内循环，此时观察岩屑颗粒加入前后计算机监测系统1内压力曲线变化情况；待计算机监测系统1内显示的压力趋于稳定后，接着打开球阀A13和电磁式空气泵11，让少量的气体进入环空内，模拟地层产生少量的气体。通过计算机监测系统1可清楚的观察到注入少量气体前后环空压力变化情况，钙基钻井液、岩屑颗粒和气体一起从混合物出口5流出后进入三相分离器6进行分离，分离出的气体直接排入大气中，分离出的岩屑颗粒进入小型流化床干燥器7进行干燥后进入岩屑收集桶10进行重新循环使用，分离出的钙基钻井液直接进入钙基钻井液储罐24进行重新循环使用，即对钙基钻井液的控压钻井环空水力特性模拟结束。使用同样的方法分别对盐水钻井液和油基钻井液进行模拟，得到三种钻井液环空水力特性曲线，将这三种特性曲线放到一个坐标系下进行对比可得到不同钻井液环空水力特性规律。整个实验过程通过高速摄像机26进行记录，其实验结果与实验现象将对现场实际工程具有重要意义。
Claims (5)
1.一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，主要由计算机监测系统(1)、压力传感器(2)、法兰(3)、电机(4)、混合物出口(5)、三相分离器(6)、小型流化床干燥器(7)、内管(8)、外管(9)、岩屑收集桶(10)、电磁式空气泵(11)、气体流量计(12)、球阀A(13)、气体进口(14)、液固两相进口(15)、钻头(16)、封隔块(17)、岩屑漏斗(18)、球阀B(19)、液体流量计(20)、水泵(21)、油基钻井液储罐(22)、盐水钻井液储罐(23)、钙基钻井液储罐(24)、止回阀(25)和高速摄像机(26)组成，其特征在于：电磁式空气泵(11)依次与气体流量计(12)、球阀A(13)和气体进口(14)相连；油基钻井液储罐(22)、盐水钻井液储罐(23)和钙基钻井液储罐(24)采用并联连接，并与水泵(21)、液体流量计(20)、球阀B(19)和液固两相进口(15)相连；电机(4)与内管(8)和钻头(16)相连。
2.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，其特征在于：在外管(9)左边最上部和最下部分别设有一个压力传感器(2)，用于监测整个实验过程中压力的变化情况。
3.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，其特征在于：内管(8)采用透明亚克力玻璃制作而成，承压1.5MPa；外管(9)采用透明PC材料制作而成，承压1.5MPa；且内管(8)壁厚是外管(9)壁厚的1.5倍；岩屑漏斗(18)内的岩屑颗粒平均粒径为1mm。
4.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，其特征在于：在法兰(3)内安装有轴承和密封圈，用于电机(4)带动内管(8)转动时让内管(8)不与法兰(3)发生碰撞；内管(8)下部设有封隔块(17)，用于防止实验过程中混合物往上流。
5.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井不同钻井液环空水力学特性影响的装置，其特征在于：在整个实验模拟过程中电磁式空气泵(11)提供的少量气体模拟实际工况下发生地层产气，岩屑漏斗(18)内的岩屑颗粒模拟实际工况下发生地层出砂，电机(4)带动内管(8)和钻头(16)转动模拟实际工况下的钻井过程。
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|---|---|---|---|---|
| CN111622745A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-09-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 环空压力测试装置及测量井漏量对环空压力影响的方法 |
| CN112145170A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种油气井井喷实验模拟装置及操作方法 |
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| CN112145170B (zh) * | 2020-09-29 | 2023-08-15 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种油气井井喷实验模拟装置及操作方法 |
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