CN206816213U - 一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及欠平衡钻井技术领域的一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，它主要由电磁式空气泵、气体流量计、球阀A、气体入口、钻头、计算机监测***、外管、内管、压力传感器、套管接头、混合物入口、岩屑漏斗、球阀B、液体流量计、水泵、贮水槽、三相分离器、混合物出口、流化床干燥器、岩屑收集桶和高速摄像机组成。贮水槽依次与水泵、液体流量计、球阀B和混合物入口相连，电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀A和气体入口相连，压力传感器与计算机监测***相连。本实用新型使用方便快捷，能很好的模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力的变化情况。

Description

一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置

技术领域

本实用新型涉及欠平衡钻井技术领域的一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置。

背景技术

在欠平衡钻井过程中，当发生气侵后，气体不断的侵入钻井液中，使钻井液的性能发生改变，导致井筒压力控制困难。由于气体的压缩性和膨胀性的特点，气体侵入钻井液后，气体因受上部液柱压力的影响，体积很小，但随着钻井液的循环上返，气体的上升速度不断增大，气体所受的液柱压力也逐渐减小，气体体积不断的的膨胀，环空钻井液的压力随着气体的体积的改变也不断的变化，直至返出井口。钻井液压力变化的过程将影响井筒环空压力变化复杂，将极大的影响钻井的安全性。目前国内外对钻井过程中发生气侵后井筒压力分布有许多研究；但对的发生气侵后环空钻井液压力变化的研究较少，在实际钻井过程中，钻井液对钻井的质量和进度影响极大，一旦出现这种复杂的工况若不能及时采取相应的措施，这将影响后期压井完井施工，严重时还有可能发生事故。因此，对于钻井过程中发生气侵的情况有必要在实验室内进行研究；若能发明一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置对这种复杂的工况进行分析，这将对现场采取相应的措施具有重要的指导意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，由电磁式空气泵、气体流量计、球阀A、气体入口、钻头、计算机监测***、外管、内管、压力传感器、套管接头、混合物入口、岩屑漏斗、球阀B、液体流量计、水泵、贮水槽、三相分离器、混合物出口、流化床干燥器、岩屑收集桶和高速摄像机组成。贮水槽依次与水泵、液体流量计、球阀B和混合物入口相连，电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀A和气体入口相连，压力传感器与计算机监测***相连；外管和内管都采用透明亚克力玻璃制作而成，其内管厚度为外管厚度的1.5倍，外管和内管承压能力分别为2MPa和3MPa；在套管接头左下部和钻头左下部靠近外管处分别设有一个压力传感器，用于监测实验过程中压力的变化情况。套管接头采用可拆卸式设计，岩屑漏斗内的岩屑颗粒平均粒径为1mm；在整个实验模拟过程中岩屑颗粒模拟实际工况下钻进过程中产生的岩屑，贮水槽模拟实际工况下的钻井液，电磁式空气泵提供的气体模拟实际工况下发生气侵后的气体，外管模拟实际工况下的套管、内管模拟实际工况下的钻杆，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，能很好的模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化情况；整个实验对水和砂颗粒进行重新回收利用，节约资源。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置的结构示意图。

图中：1.电磁式空气泵，2.气体流量计，3.球阀A，4.气体入口，5.钻头，6.计算机监测***，7.外管，8.内管，9.压力传感器，10.套管接头，11.混合物入口，12.岩屑漏斗，13.球阀B，14.液体流量计，15.水泵，16.贮水槽，17.三相分离器，18.混合物出口，19.流化床干燥器，20.岩屑收集桶，21.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欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，主要由电磁式空气泵1、气体流量计2、球阀A3、气体入口4、钻头5、计算机监测***6、外管7、内管8、压力传感器9、套管接头10、混合物入口11、岩屑漏斗12、球阀B13、液体流量计14、水泵15、贮水槽16、三相分离器17、混合物出口18、流化床干燥器19岩屑收集桶20和高速摄像机21组成。贮水槽16依次与水泵15、液体流量计14、球阀B13和混合物入口11相连，电磁式空气泵1依次与气体流量计2、球阀A3和气体入口4相连，压力传感器9与计算机监测***6相连。

如图1所示，具体模拟过程为：首先关闭球阀A3，打开球阀B13和水泵15，使贮水槽16内的水依次通过水泵15加压、液体流量计14计量后从混合物入口11进入内管8，此时打开岩屑漏斗12使岩屑颗粒与水一起进入内管8，最终从钻头5流出并在环空内往上流动，最终从混合物出口18流出并进入三相分离器17进行分离。一段时间后，当计算机监测***6内显示的压力趋于稳定时，打开电磁式空气泵1，使气体从电磁式空气泵1出来后经过气体流量计2计量后从气体入口4进入环空内，模拟产生气侵过程；从计算机监测***6内可清楚的观察到产生气侵后整个环空内的压力变化情况，水、岩屑颗粒和气体一起从混合物出口18流出并进入三相分离器17进行分离，分离出的气体直接流入大气，分离出的水流入贮水槽16进行重新回收使用，分离出的岩屑颗粒进入流化床干燥器19进行干燥后进入岩屑收集桶20进行重新回收使用，即整个模拟过程结束。整个实验过程通过高速摄像机21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 (3)

1.一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，由电磁式空气泵(1)、气体流量计(2)、球阀A(3)、气体入口(4)、钻头(5)、计算机监测***(6)、外管(7)、内管(8)、压力传感器(9)、套管接头(10)、混合物入口(11)、岩屑漏斗(12)、球阀B(13)、液体流量计(14)、水泵(15)、贮水槽(16)、三相分离器(17)、混合物出口(18)、流化床干燥器(19)、岩屑收集桶(20)和高速摄像机(21)组成，其特征在于：贮水槽(16)依次与水泵(15)、液体流量计(14)、球阀B(13)和混合物入口(11)相连，电磁式空气泵(1)依次与气体流量计(2)、球阀A(3)和气体入口(4)相连，压力传感器(9)与计算机监测***(6)相连。

2.根据权利要求1所述的一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，其特征在于：外管(7)和内管(8)都采用透明亚克力玻璃制作而成，其内管(8)厚度为外管(7)厚度的1.5倍，外管(7)和内管(8)承压能力分别为2MPa和3MPa；在套管接头(10)左下部和钻头(5)左下部靠近外管(7)处分别设有一个压力传感器(9)，用于监测实验过程中压力的变化情况。

3.根据权利要求1所述的一种模拟欠平衡钻井气侵后环空钻井液压力变化的实验装置，其特征在于：套管接头(10)采用可拆卸式设计，岩屑漏斗(12)内的岩屑颗粒平均粒径为1mm。