CN208024342U - 一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及钻井工程技术领域的一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，它主要由水基钻井液贮罐、螺杆泵、液体流量计、球阀A、电磁式空气泵、气体流量计、球阀B、岩屑漏斗、混合物进口、压力传感器A、钻头、计算机监测系统、高速摄像机、外管、内管、混合物出口、压力传感器B、可开式接头、精密电机、小型三相分离器、小型电加热干燥器和岩屑收集桶组成。水基钻井液贮罐依次与螺杆泵、液体流量计、球阀A相连后与电磁式空气泵、气体流量计、球阀B连成的线路并联；精密电机与内管、钻头相连；混合物出口与小型三相分离器、水基钻井液贮罐相连。本实用新型模拟效果好，能准确模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻井工程技术领域的一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置。
背景技术
小井眼井是指能以最经济有效的方式达到评价或生产目的的最小井眼。小井眼钻井与常规钻井在钻井方式上基本相同，但由于井眼尺寸小而大大节约资金，降低成本；主要是用于探井、浅油气藏开发、低渗、地产油气藏开发和老油田侧钻等作业。由于小井眼钻井的井径小、环空间隙小以及钻柱转速高的特点，导致对小井眼钻井水力学研究提出很大的挑战。常规钻井的环空压降很少超过泵压的15％，即使环空压降的计算出现较大的误差也不会导致严重后果；但对于小井眼钻井而言，环空压降却能达到泵压的90％，所以常规钻井可以忽略钻柱旋转和屈曲偏心的影响，而小井眼钻井则必须考虑这些因素，因为这些因素是控制降压的主要因素。因此，在对小井眼钻井环空水力学进行研究的过程中必须考虑到钻柱旋转和屈曲偏心的问题，因为这些因素的存在对环空压力产生很大的影响。若能发明一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置对小井眼钻井过程中钻柱旋转和屈曲对环空压力的影响进行实验研究，这将小井眼钻井的水力学设计应用与研究具有重要意义。
发明内容
本实用新型目的是：提供了一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，主要由水基钻井液贮罐、螺杆泵、液体流量计、球阀A、电磁式空气泵、气体流量计、球阀B、岩屑漏斗、混合物进口、压力传感器A、钻头、计算机监测系统、高速摄像机、外管、内管、混合物出口、压力传感器B、可开式接头、精密电机、小型三相分离器、小型电加热干燥器和岩屑收集桶组成。水基钻井液贮罐依次与螺杆泵、液体流量计、球阀A相连后与电磁式空气泵、气体流量计、球阀B连成的线路并联；精密电机与内管、钻头相连；混合物出口与小型三相分离器、水基钻井液贮罐相连。压力传感器A与压力传感器B为两个相同的压力传感器，其都与计算机监测系统相连；混合物出口直径为混合物进口的1.2倍；球阀A和球阀B为两个相同的球阀。外管采用透明亚克力玻璃制作而成，直径127mm，长度8m，承压2MPa；内管与现场实际用的钻杆相同，直径88.9mm，长度7.8m；岩屑漏斗内的岩屑颗粒评价粒径1.5mm。水基钻井液贮罐内的水基钻井液模拟实际工况下的钻井液，电磁式空气泵产生的气体模拟实际工况下地层产出的少量气体，岩屑漏斗内的岩屑颗粒模拟实际工况下钻井产生的岩屑颗粒，外管模拟实际钻井过程中的井壁，内管模拟实际工况下的钻柱，钻头模拟实际工况下的钻头。本实用新型的优点：模拟效果好，不仅能准确的模拟出不同转速对环空压力的影响，而且对实验过程中的岩屑和水基钻井液回收重新使用，节约资源。
附图说明
图1是本实用新型一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置结构示意图。图中：1.水基钻井液贮罐，2.螺杆泵，3.液体流量计，4.球阀A，5.电磁式空气泵，6.气体流量计，7.球阀B，8.岩屑漏斗，9.混合物进口，10.压力传感器A，11.钻头，12.计算机监测系统，13.高速摄像机，14.外管，15.内管，16.混合物出口，17.压力传感器B，18.可开式接头，19.精密电机，20.小型三相分离器，21.小型电加热干燥器，22.岩屑收集桶。
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钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，主要由水基钻井液贮罐1、螺杆泵2、液体流量计3、球阀A4、电磁式空气泵5、气体流量计6、球阀B7、岩屑漏斗8、混合物进口9、压力传感器A10、钻头11、计算机监测系统12、高速摄像机13、外管14、内管15、混合物出口16、压力传感器B17、可开式接头18、精密电机19、小型三相分离器20、小型电加热干燥器21和岩屑收集桶22组成。水基钻井液贮罐1依次与螺杆泵2、液体流量计3、球阀A4相连后与电磁式空气泵5、气体流量计6、球阀B7连成的线路并联；精密电机19与内管15、钻头11相连；混合物出口16与小型三相分离器20、水基钻井液贮罐1相连。
如图1所示，具体模拟过程为：首先依次打开球阀A4、球阀B7、电磁式空气泵5、螺杆泵2和岩屑漏斗8，使水基钻井液经过螺杆泵2加压液体流量计3计量后与气体、岩屑颗粒一起从混合物进口9进入外管14内部，气体、水基钻井液和岩屑颗粒一起在外管14内从下往上流动，此时模拟实际工况下钻井液环空往上返出过程；待混合物出口16处有混合物流出且计算机监测系统12内显示的压力趋于稳定后；打开精密电机19，设置电机转速为0.33r/s，然后观察计算机监测系统12内的压力变化情况，记录此时压力曲线稳定后的平均压力；气体、水基钻井液和岩屑颗粒一起从混合物出口16流出后，进入小型三相分离器20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电加热干燥器21进行干燥后进入岩屑收集桶22进行回收重新使用，分离出的水基钻井液进入水基钻井液贮罐1进行重新回收使用。接着将精密电机19的转速依次按照0.67r/s、1r/s、1.33r/s、1.67r/s进行设置并分别进行实验，同时记录每个转速平稳后计算机监测系统12内的平均压力；实验结束后进行数据处理，绘制出不同精密电机19转速对应的压力曲线。整个实验过程中通过高速摄像机13记录了不同精密电机19转速改变过程中和改变后外管14内流体的流动状态，其实验结果与变化曲线将为现场小井眼钻井的水力学设计应用与研究具体的指导意义，即整个模拟过程结束。
Claims (4)
1.一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，主要由水基钻井液贮罐(1)、螺杆泵(2)、液体流量计(3)、球阀A(4)、电磁式空气泵(5)、气体流量计(6)、球阀B(7)、岩屑漏斗(8)、混合物进口(9)、压力传感器A(10)、钻头(11)、计算机监测系统(12)、高速摄像机(13)、外管(14)、内管(15)、混合物出口(16)、压力传感器B(17)、可开式接头(18)、精密电机(19)、小型三相分离器(20)、小型电加热干燥器(21)和岩屑收集桶(22)组成，其特征在于：水基钻井液贮罐(1)依次与螺杆泵(2)、液体流量计(3)、球阀A(4)相连后与电磁式空气泵(5)、气体流量计(6)、球阀B(7)连成的线路并联；精密电机(19)与内管(15)、钻头(11)相连；混合物出口(16)与小型三相分离器(20)、水基钻井液贮罐(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，其特征在于：压力传感器A(10)与压力传感器B(17)为两个相同的压力传感器，其都与计算机监测系统(12)相连；混合物出口(16)直径为混合物进口(9)的1.2倍；球阀A(4)和球阀B(7)为两个相同的球阀。
3.根据权利要求1所述的一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，其特征在于：外管(14)采用透明亚克力玻璃制作而成，直径127mm，长度8m，承压2MPa；内管(15)与现场实际用的钻杆相同，直径88.9mm，长度7.8m；岩屑漏斗(8)内的岩屑颗粒评价粒径1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置，其特征在于：水基钻井液贮罐(1)内的水基钻井液模拟实际工况下的钻井液，电磁式空气泵(5)产生的气体模拟实际工况下地层产出的少量气体，岩屑漏斗(8)内的岩屑颗粒模拟实际工况下钻井产生的岩屑颗粒，外管(14)模拟实际钻井过程中的井壁，内管(15)模拟实际工况下的钻柱，钻头(11)模拟实际工况下的钻头。
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| CN201820500630.9U CN208024342U (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种模拟钻柱旋转和屈曲对小井眼环空压力影响的实验装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113063617A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-02 | 西南石油大学 | 一种气体钻井模拟卡钻解卡的实验装置及方法 |
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2018
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| CN113063617B (zh) * | 2021-05-10 | 2024-04-26 | 西南石油大学 | 一种气体钻井模拟卡钻解卡的实验装置及方法 |
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