[实用新型]一种模拟欠平衡钻井地层出气对环空压力影响的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域的一种模拟欠平衡钻井地层出气对环空压力影响的实验装置。

背景技术

欠平衡钻井技术有着显著提高机械钻速、防漏治漏、避免压差卡钻、及时发现油气层和减小储层损害等特点被广泛应用于国内外许多油田。在欠平衡钻井过程中地层气体会在重力置换作用和压差作用下进入井筒，对环空压力剖面产生影响，有必要详细分析产气量对环空压力的影响。在文献：唐斌,孟英峰,李皋,张婷,文春宇,陈佳.欠平衡钻井地层出气量对环空压力影响分析[J].科学技术与工程,2013,(22)：6421-6425中建立了环空气液两相流动模型并次啊用Mathcad编制程序进行求解模型，分析了出气量对流型、环空含气率、密度及环空压力的影响。但这只是在理论上进行分析，并未进行实验验证，因此有必要发明一种模拟欠平衡钻井地层出气对环空压力影响的实验装置对该文献中的理论进行实验验证，将对现场实际工程具有重要意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟欠平衡钻井地层出气对环空压力影响的实验装置，为。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地层出气对环空压力影响的实验装置，主要由计算机监测系统、外管、内管、压力传感器、内外管接头A、入水口、球阀A、液体流量计、水泵A、贮水槽、混合物出口、气液固三相分离器、电加热干燥器、岩屑收集器、出气口、球阀B、气体流量计、电磁式空气泵、钻头、内外管接头B、液固混合物进口、岩屑储集室和水泵B组成。外管上共设有4个出气口，且两两之间距离相等；电磁式空气泵依次与气体流量计、球阀B和出气口相连；贮水槽依次与水泵A、体流量计、球阀A和入水口相连。内外管接头A和内外管接头B为大小相同接头；水泵A和水泵B为大小相同水泵；整个实验过程中所使用的球阀都是大小相同的阀；在整个实验过程中所使用的岩屑颗粒直径3mm，内管和外管都采用高强度耐高压PC管制成，承压10MPa且内管壁厚是外管壁厚的2倍；在内外管接头A下部和内外管接头B上部各设有一个压力传感器，用于监测地层出气后压力的变化规律。在整个实验过程中4个出气口模拟地层出气口，电磁式空气泵产出的气体模拟地层产气，外管模拟实际工况下的井壁，内管模拟实际工况下的钻杆，贮水槽内的水模拟钻井液；液固混合物进口流出的液固混合物模拟实际工况下正在钻进过程。

本实用新型的优点：使用方便快捷，在实验模拟过程中对水和岩屑颗粒进行回收循环利用，节约资源；能准确的得到地层出气量对环空压力影响的规律。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟欠平衡钻井地层出气对环空压力影响的实验装置的结构示意图。图中：1.计算机监测系统，2.外管，3.内管，4.压力传感器，5.内外管接头A，6.入水口，7.球阀A，8.液体流量计，9.水泵A，10.贮水槽，11.混合物出口，12.气液固三相分离器，13.电加热干燥器，14.岩屑收集器，15.出气口，16.球阀B，17.气体流量计，18.电磁式空气泵，19.钻头，20.内外管接头B，21.液固混合物进口，22.岩屑储集室，23.水泵B。

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地层出气对环空压力影响的实验装置，主要由计算机监测系统1、外管2、内管3、压力传感器4、内外管接头A5、入水口6、球阀A7、液体流量计8、水泵A9、贮水槽10、混合物出口11、气液固三相分离器12、电加热干燥器13、岩屑收集器14、出气口15、球阀B16、气体流量计17、电磁式空气泵18、钻头19、内外管接头B20、液固混合物进口21、岩屑储集室22和水泵B23组成。外管2上共设有4个出气口15，且两两之间距离相等；电磁式空气泵18依次与气体流量计17、球阀B16和出气口15相连；贮水槽10依次与水泵A9、体流量计8、球阀A7和入水口6相连。

如图1所示，具体模拟过程为：首先关闭实验模拟过程中所有球阀，打开水泵A9和球阀A7，使水依次通过水泵A9加压、液体流量计8计量后从入水口6进入内管3，然后水从钻头19喷出后从环空往上流动，最终从混合物出口11流出至气液固三相分离器12。待计算机监测系统1内的压力趋于稳定后打开水泵B23和岩屑储集室22使水和岩屑颗粒一起从液固混合物进口21进入实验装置内，并与钻头流出的水一起从环空往上流动，这就是模拟正常钻进过程；待计算机监测系统1内的压力趋于稳定后先打开电磁式空气泵18，然后打开与出气口15相连的4个球阀B16，通过调节球阀B16的开度可模拟不同地层产气量。在环空内的气液固三相流体最终从混合物出口11流出，进入气液固三相分离器12进行三相分离，分离出的水进入贮水槽10进行循环使用，分离出的气体进入大气内，分离出的岩屑颗粒进入电加热干燥器13进行干燥后进入岩屑收集器14进行重新使用；整个实验模拟过程中得到了地层出气对环空压力影响的规律，即整个模拟过程结束。