CN210489031U - 一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，属于石油钻采模拟设备技术领域，本装置包括依次连接的泥浆罐、增压泵、加热器和模拟钻柱，模拟钻柱的一端插入模拟井筒内，模拟井筒出液口经过滤器、冷却器、回压阀后与泥浆罐连接，从而组成一个泥浆循环系统，本装置的泥浆罐上连接有岩屑补充系统，其与过滤器配合可以调整循环泥浆的含砂量，进而能够模拟泥浆的携岩效果，对于清屑过程中泥浆的循环量控制具有重要指导作用；本装置配置有加热器对循环泥浆进行加热，可以模拟高温、高压的地层况状，本装置可以模拟水平井水力清屑和机械清屑过程，适用于模拟水平井段岩屑清除效果。

Description

一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻采模拟实验技术领域，具体涉及一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置。

背景技术

长水平段水平井技术具有大幅度地提高产量和采收率的技术优势，对油气藏具有显著的开发效益。在长水平井段钻井过程中，由于水平段比较长，岩屑在自身重力的作用下会沉向下井壁，而下井壁的钻井液流速又非常的慢，因而会堆积在下井壁形成岩屑床，一旦岩屑床的厚度达到一定的值，就会影响施工安全，造成起下钻阻卡等复杂情况的发生，因此需要清除岩屑床。

目前常规清除岩屑床的方式有两种，一种是加大泥浆排量、增强泥浆携带岩屑能力的水力清洗法，另一种是利用井眼清洁工具对岩屑床进行机械刮削的机械破床法。由于对清屑的相关机理大多处于定性认识上，目前对清除过程中的参数控制、清除效果的把控主要还是通过模拟实验方式来确定。中国申请专利CN201710208296.6公开了一种定向井钻井液携岩效率评价实验装置，可用于模拟水力清洗过程，然而其缺少钻杆旋转的设备，而机械破床过程需要钻杆旋转带动清屑工具工作，所以不能模拟机械破床过程，同时本装置也无法模拟钻杆旋转扰动流体对清屑效果的影响；中国公开专利CN201520090555.X公开了一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，其是一种简易的模拟已有岩屑床清屑过程的装置，且无法模拟地层的高温状况，误差较大、功能有限。

实用新型内容

鉴于以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置。

本实用新型采用以下技术方案为：

一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐、增压泵、加热器和模拟钻柱，所述模拟钻柱一端伸入模拟井筒内并与模拟井筒活动连接，所述模拟钻柱与模拟井筒围成一环形空间用于流体流动，溶液经模拟钻柱进入模拟井筒内，所述模拟井筒出液口依次连接过滤器和泥浆罐，组成一个泥浆循环系统，所述模拟井筒出口与泥浆罐之间还设置有冷却器，用于对流出的泥浆进行降温，避免其高温下大量挥发损失、减少环境污染；所述模拟钻柱位于模拟井筒外的一段上设置有钻柱旋转系统，所述钻柱旋转系统包括从动齿轮、转动齿轮和电机，所述电机的转子与转动齿轮连接，所述从动齿轮套设于模拟钻柱外表面，所述转动齿轮与从动齿轮匹配咬合；所述模拟钻柱与模拟井筒、所述模拟钻柱与加热器出口管线均通过密封轴承连接，该密封轴承为常规机泵转轴与泵体连接时使用的机械密封轴承；所述模拟井筒外壁上设置有壁厚测定装置，用于测量沉积的岩屑厚度，通过岩屑厚度反应岩屑沉积情况和清屑效果；所述泥浆罐上还连接有岩屑补充系统，泥浆循环系统中设置有流量计，用于对泥浆的循环量进行计量、进而配合补充岩屑调整泥浆的岩屑含量；所述模拟井筒的出液口有多个且对称布置于同一平面内，至少有一个出液口位于模拟井筒底部，对称设置多个出液口可以使流体在模拟井筒内更为均匀地流动。

本装置可以模拟水力清屑过程，当所述模拟钻柱位于模拟井筒内的一段上固定清屑装置后，也可以模拟机械清床过程。

优选的，所述岩屑补充系统包括岩屑储存罐和送料机，所述岩屑储存罐上设置有料位检测器，所述岩屑储存罐底部与送料机入口连接且连接管线上设置有控制阀，用于控制进料，所述送料机出口与位于其下方的泥浆罐连接。

优选的，所述电机为变频电机，可以无极调整模拟钻柱的转速。

优选的，所述泥浆罐中设置有搅拌器，以便对岩屑均匀分布于泥浆罐中。

有益效果：

本装置可用于模拟水平井段岩屑清除效果，对于水力清屑和机械清屑过程均适用。本装置通过过滤器与岩屑补充系统的配合可以调整循环泥浆的含砂量，进而能够模拟泥浆的携岩效果，对于清屑过程中泥浆的循环量控制具有重要指导作用；本装置配置有加热器对循环泥浆进行加热，可以模拟高温、高压的地层况状，同时，设置冷却器对泥浆进行降温避免其在高温下大量挥发损失。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图；

图2为钻柱旋转系统示意图；

图3为岩屑补充系统示意图；

图中，1、泥浆罐；2、增压泵；3、加热器；4、模拟钻柱；5、模拟井筒；6、过滤器；7、冷却器；8、流量计；9、回压阀；10、钻柱旋转系统；101、从动齿轮；102、转动齿轮；103、电机；11、壁厚测定装置；12、岩屑补充系统；121、岩屑储存罐；122、送料机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例：

一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐1、增压泵2、加热器3和模拟钻柱4，模拟钻柱4一端伸入模拟井筒5并与模拟井筒5在模拟井筒5出口处通过密封轴承连接，模拟钻柱4与模拟井筒5围成一环形空间用于流体流动，溶液经模拟钻柱进入模拟井筒内，模拟井筒5出液口依次连接过滤器6、冷却器7、流量计8、回压阀9和泥浆罐1，从而组成一个泥浆循环系统。

模拟钻柱4位于模拟井筒5外的一段上设置有钻柱旋转系统10，钻柱旋转系统10包括从动齿轮101、转动齿轮102和电机103，电机103为变频电机，电机103的转子与转动齿轮102连接，从动齿轮101套设于模拟钻柱4外表面，转动齿轮102与从动齿轮101匹配咬合；模拟钻柱4与模拟井筒5、模拟钻柱4与加热器3出口管线均通过密封轴承连接，该密封轴承为常规机泵转轴与泵体连接时使用的机械密封轴承；模拟井筒5外壁上设置有壁厚测定装置11，用于测量沉积的岩屑厚度，通过岩屑厚度反应岩屑沉积情况和清屑效果；泥浆罐1内还设置有搅拌器，泥浆罐1上还连接有岩屑补充系统12，岩屑补充系统12包括岩屑储存罐121和送料机122，岩屑储存罐121上设置有料位检测器，岩屑储存罐121底部与送料机122入口连接且连接管线上设置有控制阀，用于控制进料，送料机122出口与位于其下方的泥浆罐1连接。

模拟井筒5的出液口有2个，分别对称分布于模拟井筒5的顶部和底部。

加热器3、冷却器7的出口管线上均设置有温度计。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐、增压泵、加热器和模拟钻柱，所述模拟钻柱一端伸入模拟井筒内并与模拟井筒活动连接，所述模拟井筒出液口依次连接过滤器和泥浆罐，其特征在于，

所述模拟钻柱与模拟井筒、所述模拟钻柱与加热器出口管线均通过密封轴承连接；所述模拟井筒外壁上设置有壁厚测定装置；所述泥浆罐上还连接有岩屑补充系统，所述模拟井筒与泥浆罐连接的管线上设置有流量计和冷却器；所述模拟井筒的出液口有多个且对称布置于同一平面内，且至少有一个出液口位于模拟井筒底部；

所述模拟钻柱位于模拟井筒外的一段上设置有钻柱旋转系统，所述钻柱旋转系统包括从动齿轮、转动齿轮和电机，所述电机的转子与转动齿轮连接，所述从动齿轮套设于模拟钻柱外表面，所述转动齿轮与从动齿轮匹配咬合。

2.根据权利要求1所述的一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，其特征在于，所述岩屑补充系统包括岩屑储存罐和送料机，所述岩屑储存罐上设置有料位检测器，所述岩屑储存罐底部与送料机入口连接且连接管线上设置有控制阀，所述送料机出口与位于其下方的泥浆罐连接。

3.根据权利要求1所述的一种模拟水平井段岩屑清除效果的装置，其特征在于，所述电机为变频电机。

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