CN206737912U - 一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置 - Google Patents

一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置 Download PDF

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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气侵后施加井口回压对环空影响的装置，它主要由高速摄像机、计算机监测系统、压井液储罐、止回阀A、螺杆泵A、压井液进口、压力传感器、电机、法兰、混合物出口、气液固三相分离器、内管、外管、小型流化床干燥器、岩屑收集桶、混合物进口、钻头、封隔块、岩屑漏斗、球阀A、气体流量计、电磁式空气泵、球阀B、液体流量计、螺杆泵B、止回阀B和钻井液储罐组成。钻井液储罐依次与止回阀B、螺杆泵B、液体流量计、球阀B和混合物进口相连，压井液储罐依次与止回阀A、螺杆泵A和压井液进口相连。本实用新型使用方便快捷，能很好的模拟控压钻井气侵后施加井口回压环空变化规律。

Description

一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置
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气侵后施加井口回压对环空影响的装置。
背景技术
控压钻井(MPD)技术因很好地解决因钻井安全密度窗口窄而造成的井漏、井涌等井下事故，唉国内外得到快速发展。控压钻井技术利用封闭的压力循环系统，通过控制钻井液密度、当量循环密度和井口回压，使井底压力保持相对稳定。通过改变钻井液密度来调整井底压力速度较慢，而通过调整井口回压来进行调整井底压力比较迅速；因此对于如何适量控制井口回压并要做到既能保持井底压力恒定，又能保证钻井过程中的安全钻进是非常重要的。目前研究较多的主要是井口回压对井底压力的控制方面，但对施加井口回压后井筒环空内流型变化、流动参数特征及流型分布的影响方面研究较少。因此，对于控压钻井施加井口回压后井筒环空变化情况有必要在实验室内展开可视化研究；若能发明一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空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气侵后施加井口回压对环空影响的装置。
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气侵后施加井口回压对环空影响的装置，主要由高速摄像机、计算机监测系统、压井液储罐、止回阀A、螺杆泵A、压井液进口、压力传感器、电机、法兰、混合物出口、气液固三相分离器、内管、外管、小型流化床干燥器、岩屑收集桶、混合物进口、钻头、封隔块、岩屑漏斗、球阀A、气体流量计、电磁式空气泵、球阀B、液体流量计、螺杆泵B、止回阀B和钻井液储罐组成。钻井液储罐依次与止回阀B、螺杆泵B、液体流量计、球阀B和混合物进口相连，压井液储罐依次与止回阀A、螺杆泵A和压井液进口相连，电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀A相连后与钻井液并联连接。内管采用高碳高合金钢材制作而成，外管采用透明高强度耐高压PC材料制作而成，承压10MPa；螺杆泵A 和螺杆泵B为两个相同的螺杆泵；止回阀A和止回阀B为两个相同的止回阀；整个实验装置所用到的球阀都为相同的球阀。在外管左边最上部和最下部分别设有两个压力传感器；岩屑漏斗内的岩屑颗粒直径为0.5mm；钻井液储罐内的钻井液密度为1.3g/cm3，压井液储罐内的压井液密度为1.8g/cm3；在法兰内安装有轴承和密封圈，在钻头上部设有封隔块，用于防止混合物进入内管内部。钻井液循环模拟实际工况下的钻井液循环过程，压井液模拟实际工况下的压井液，岩屑颗粒模拟实际工况下钻进产生的岩屑颗粒，电磁式空气泵提供的气体模拟实际工况下的气侵，电机带动钻头的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气侵后施加井口回压整个井筒环空流动变化规律；实验过程中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气侵后施加井口回压对环空影响的装置的结构示意图。图中：1.高速摄像机，2.计算机监测系统，3.压井液储罐，4.止回阀A，5.螺杆泵A，6.压井液进口，7.压力传感器，8.电机，9.法兰，10.混合物出口，11.气液固三相分离器，12.内管， 13.外管，14.小型流化床干燥器，15.岩屑收集桶，16.混合物进口，17.钻头，18.封隔块，19. 岩屑漏斗，20.球阀A，21.气体流量计，22.电磁式空气泵，23.球阀B，24.液体流量计，25. 螺杆泵B，26.止回阀B，27.钻井液储罐。
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气侵后施加井口回压对环空影响的装置，主要由高速摄像机1、计算机监测系统2、压井液储罐3、止回阀A4、螺杆泵A5、压井液进口6、压力传感器7、电机8、法兰9、混合物出口10、气液固三相分离器11、内管12、外管13、小型流化床干燥器14、岩屑收集桶15、混合物进口16、钻头17、封隔块18、岩屑漏斗19、球阀A20、气体流量计21、电磁式空气泵22、球阀B23、液体流量计24、螺杆泵B25、止回阀B26和钻井液储罐27组成。钻井液储罐27依次与止回阀B26、螺杆泵B25、液体流量计 24、球阀B23和混合物进口16相连，压井液储罐3依次与止回阀A4、螺杆泵A5和压井液进口6相连，电磁式空气泵22依次与气体流量计21、球阀A20相连后与钻井液并联连接。如图1所示，具体模拟过程为：首先打开止回阀B26、球阀B23、与混合物进口16相连的球阀和与气液固三相分离器11相连的球阀，使钻井液先循环起来，接着打开电机8，使电机8 带动内管12和钻头17一起转动，模拟实际工况下的钻井过程；接着打开岩屑漏斗19使岩屑颗粒与钻井液一起循环，模拟实际工况下钻进过程产生的岩屑颗粒；接着打开电磁式空气泵 22和球阀A20，使产生的气体与钻井液一起循环，模拟实际工况下气侵过程，此时通过计算机监测系统2可清楚的观察到气侵前后环空内的压力变化情况，一段时间后待计算机监测系统2内显示的压力趋于稳定后打开压井液储罐3、止回阀A4和螺杆泵A5使压井液进入环空进行压井，模拟实际工况下的压井过程。通过计算机监测系统2可清楚的观察到压井前后环空压力变化情况，通过高速摄像机1记录下压井前后井筒环空内的流型变化和分布情况，钻井液、压井液、岩屑和气体一起从混合物出口10一起流出，并进入气液固三相分离器11进行分离，分离出的气体直接流入大气，分离出的岩屑颗粒进入小型流化床干燥器14进行干燥后进入岩屑收集桶15进行重新回收使用，分离出的钻井液和压井液进入钻井液储罐27进行重新回收使用，即整个实验模拟过程结束。整个实验过程通过高速摄像机1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气侵后施加井口回压对环空影响的装置，主要由高速摄像机(1)、计算机监测系统(2)、压井液储罐(3)、止回阀A(4)、螺杆泵A(5)、压井液进口(6)、压力传感器(7)、电机(8)、法兰(9)、混合物出口(10)、气液固三相分离器(11)、内管(12)、外管(13)、小型流化床干燥器(14)、岩屑收集桶(15)、混合物进口(16)、钻头(17)、封隔块(18)、岩屑漏斗(19)、球阀A(20)、气体流量计(21)、电磁式空气泵(22)、球阀B(23)、液体流量计(24)、螺杆泵B(25)、止回阀B(26)和钻井液储罐(27)组成，其特征在于：钻井液储罐(27)依次与止回阀B(26)、螺杆泵B(25)、液体流量计(24)、球阀B(23)和混合物进口(16)相连，压井液储罐(3)依次与止回阀A(4)、螺杆泵A(5)和压井液进口(6)相连，电磁式空气泵(22)依次与气体流量计(21)、球阀A(20)相连后与钻井液并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置，其特征在于：内管(12)采用高碳高合金钢材制作而成，外管(13)采用透明高强度耐高压PC材料制作而成，承压10MPa；螺杆泵A(5)和螺杆泵B(25)为两个相同的螺杆泵；止回阀A(4)和止回阀B(26)为两个相同的止回阀；整个实验装置所用到的球阀都为相同的球阀。
3.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置，其特征在于：在外管(13)左边最上部和最下部分别设有两个压力传感器；岩屑漏斗(19)内的岩屑颗粒直径为0.5mm；钻井液储罐(27)内的钻井液密度为1.3g/cm3，压井液储罐(3)内的压井液密度为1.8g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置，其特征在于：在法兰(9)内安装有轴承和密封圈，在钻头(17)上部设有封隔块(18)，用于防止混合物进入内管(12)内部。
5.根据权利要求1所述的一种模拟控压钻井气侵后施加井口回压对环空影响的装置，其特征在于：钻井液循环模拟实际工况下的钻井液循环过程，压井液模拟实际工况下的压井液，岩屑颗粒模拟实际工况下钻进产生的岩屑颗粒，电磁式空气泵(22)提供的气体模拟实际工况下的气侵，电机(8)带动钻头(17)的转动模拟实际工况下的钻井过程。
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