[实用新型]钻井井底参数相互作用模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油田钻井相关参数实验装置，具体地说是一种钻井井底参数相互作用模拟实验装置，为油田欠平衡钻井提供可靠的理论数据，便于制定出欠平衡钻井的更加合理的实施方案。 

背景技术

欠平衡钻井技术已被证明是一种可行和经济有效的方法。在常规过平衡或近平衡钻井中,钻井液除具携带岩屑、稳定井壁、冷却钻头等作用以外,更为重要的是平衡地层压力,防止地层流体进入井筒。而欠平衡钻井则有意识地改变井底循环压力,使其低于产层压力,当继续钻进时,这个欠平衡压力使产层流体流入井筒,从而避免了流体漏失和降低地层伤害等系列问题。此外,欠平衡钻井还具有延长钻头寿命,利于发现油气藏和保护环境以及降低增产措施作业成本等优点。 

本装置可以模拟欠平衡钻井过程中的转速、钻压、上覆压力、地层压力、井底循环压力等参数，从而可以在室内对欠平衡钻井的过程、机理、效果等进行模拟试验，对钻井过程中各种因素的相互作用进行研究。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种钻井井底参数相互作用模拟实验装置，为油田欠平衡钻井提供可靠的理论数据，便于制定出欠平衡钻井的更加合理的实施方案。 

本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的： 

本实用新型包括岩心夹持机构、钻进机构、施压机构和施压控制管路，其特征在于岩心夹持机构与钻进机构同心安装在实验架的上下，岩心夹持机构垂直固定在夹持器台面的上部，钻进机构通过钻进支架固定在夹持器台面的下部；钻进机构的钻头垂直对在岩心夹持机构内的岩心底中部；施压机构包括给岩心夹持机构施压的恒压泵、轴压泵和环压泵，恒压泵出口压力通过带压力传感器的恒压管路和地层压力注入孔直接施压在岩心上顶面上，轴压泵出口压力通过带压力传感器的轴压管路与轴压孔相通，通过轴压堵头施压在岩心的上端面上，环压泵出口压力通过带压力传感器的环压管路与环压孔相通、通过设在岩心外周的支撑钢筒和橡胶施压在岩心的环周面上；施压机构还包括钻进机构的恒压泵和高压气源，恒压泵出口压力或高压气源压力通过带压力传感器的恒压管路或高压气源管路与钻杆上的钻进液孔相通，施压在钻头的上端面的岩心上；岩心恒压机构的恒压泵对岩心所施加的恒压液和钻进机构的恒压泵或高压气源对岩心施加的施压液或施压的高压气通过由过滤器、回压器和流量计组成的施压控制管路进行控制；回压器与钻进机构的高压气源的气管相连，通过高压气源的供气压力控制夹持机构的恒压泵、钻进机构的恒压泵和高压气源对岩心施加压力，回压器的传感器和流量计给计算机传递信号，通过计算机程序控制相关参数变化，制定出欠压钻井的合理的钻井方案，从而提高钻井速度、钻井质量和降低钻井成本。

夹持机构包括夹持器体、轴压柱塞、夹持器堵头、卡箍、井底模拟腔体和夹持器台面，夹持器体设为圆柱形，夹持器体通过井底模拟腔体和卡箍固定在夹持器台面中心孔的上面，在夹持器体内腔中部设有岩心，在岩心的外周设有橡胶筒，在橡胶筒中部外径缩径段上设有支撑筒，在岩心的上部设有轴压柱塞，在橡胶筒的上端部设锥形的密封端盖，在密封端盖的上面设有与夹持器螺纹连接的组合式夹持器堵头，夹持器堵头与轴压柱塞之间动密封配合；在夹持器堵头的上顶面上设有一个轴压孔，在夹持器体的中部设有一个围压孔，在井底模拟腔体下部外周设有一个压力调节孔，在井底模拟腔体底中心设有一个钻杆密封件。 

钻进机构包括与夹持器台面固定连接的弓字形钻进支架，在钻进支架与夹持器台面中心孔对应处设有的带内齿的皮带轮，与皮带轮同轴线的且固定在钻进支架下部的钻压模拟腔体，设在钻压模拟腔体内的活塞，穿过活塞和皮带轮中心孔的中部外周设齿、上顶部设钻头、中心设钻井液孔的钻杆，将活塞与钻杆旋转配合连接一体的轴承架和轴承，设在钻进支架一侧下部的的电动机，设在钻压模拟腔体下部外周的钻压注入孔，皮带轮通过皮带与电动机皮带轮连接，钻井液孔通过旋转接头与钻进机构的恒压管路或高压气源管路连接，钻压注入孔与高压气源管连接。 

本实用新型经检索尚未发现有相似的技术，本实用新型具有以下优点： 

1、能模拟欠平衡钻井或常规过平衡钻井或近平衡钻井过程中相互作用的参数变化，总结出合理钻井的规律，给制定合理钻井方案，提供可靠的依据。

2、控制钻井过程中相互作用的参数变化设备仪器的运转、流量压力的变化，钻井压力和钻井速度的快慢、钻头处压力大小、回流压力的大小，参数的采集都是通过计算机程序控制，实验数据准确。 

3、制定出的欠平衡钻井方案，能发现地层压力较小的油气层，能节约钻井成本。 

附图说明

图1-本实用新型实验流程图