[发明专利]深井超深井围压射流模拟装置

说明书

本发明为一种深井超深井围压射流模拟装置，包括顶部能开启、且能密封的釜体，所述釜体内的一侧壁上能拆卸地设置有射流受体，所述釜体内还设置有能加压流体、且能使流体循环流动的柱塞泵，所述柱塞泵的出口连通有与所述射流受体同轴设置的射流喷嘴，所述射流喷嘴的出口中心与所述射流受体的端面中心呈相对设置；所述釜体上连通有能给所述釜体加压的静压泵，所述釜体的底部连通设置有泄压阀和排液阀。该装置可以获得较高的围压值，能够模拟深井超深井中的高压射流过程，为深井超深井钻井水力射流辅助破岩提高钻速的研究具有指导意义。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种能模拟深井超深井中的高围压条件的深井超深井围压射流模拟装置。

背景技术

我国陆地油气资源分布呈现一定的格局。东部地区是石油资源主力生产区，浅层及中深层的勘探程度相对较高，而深层以及超深层探明程度相对却较低，因此东部地区深部地层的开采潜力是很大的；在中部地区，天然气相对较为富集，然而深部地层的天然气储量占中部地区总储量的50％以上；对于西部地区，有近70％油气资源处于深部地层，未来，西部地区将会是我国油气产量的主要接替区。由以上的油气分布格局可以看出，石油天然气开采必须重视深部地层的勘探与开发，不断的去发展深井(井深在4500～6000米的直井)以及超深井(井深在6000～9000米的直井)钻井技术，充分的获取地层深部的油气资源，只有这样才能立足市场，才能获得更多的效益，进一步为能源安全作出强有力的保障。

近几年来，随着深层找油找气力度的加大，深井超深井的应用越来越多。然而深井超深井温度、压力很高，地质条件和工程条件异常复杂,导致深井超深井钻井施工复杂，事故发生率高，造成其钻速较低，工作时间极大延长，在人力、物力、财力上造成了极大的浪费。由此可见，研究深井超深井提速钻井技术尤为重要。

目前提高深井超深井机械钻速的方法很多，其中包括采用超高压喷射钻井技术，通过钻井液全部增压或部分增压使射流直接或辅助破岩，也可利用水力脉冲空化射流钻井技术，通过产生水力脉冲、瞬时负压和空化冲蚀等效应来提高清岩效率和改变井底岩石应力状态，从而提高机械钻速。

为了研究在深井超深井环境中高压水射流破岩、清岩等作用机理及效果，需要开展地面模拟试验。由于深井超深井中射流与岩石均处在高围压环境中，因此在地面需要模拟高围压条件。目前均利用憋压的方式加载围压，即通过控制出口阀的开度来控制围压容器内的压力，该方法存在动能与压能相互转换的问题，即围压容器内的压力由高速流体的动能转化而来，不能模拟真实的井下射流环境，且所能达到的最高围压有限(一般≤40MPa)。然而对于深井超深井，地层压力很高甚至可以到达上百兆帕，由此可见憋压的加载方式不足以模拟深井超深井中高围压环境。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种深井超深井围压射流模拟装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深井超深井围压射流模拟装置，克服现有技术中憋压的加载方式无法满足深井超深井围压要求的问题，该装置可以获得较高的围压值，能够模拟深井超深井中的高压射流过程，为深井超深井钻井水力射流辅助破岩提高钻速的研究具有指导意义。

本发明的目的是这样实现的，一种深井超深井围压射流模拟装置，包括顶部能开启、且能密封的釜体，所述釜体内的一侧壁上能拆卸地设置有射流受体，所述釜体内还设置有能加压流体、且能使流体循环流动的柱塞泵，所述柱塞泵的出口连通有与所述射流受体同轴设置的射流喷嘴，所述射流喷嘴的出口中心与所述射流受体的端面中心呈相对设置；所述釜体上连通有能给所述釜体加压的静压泵，所述釜体的底部连通设置有泄压阀和排液阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述釜体内设置有能支撑所述射流喷嘴、且能水平移动地改变所述射流喷嘴与所述射流受体间距的喷距调节装置。