[发明专利]一种水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验装置及实验方法，包括存储有流体介质的储液池、平行设置的模拟井筒，模拟井筒内设有外钻杆、可旋转设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆前端的钻头，模拟井筒后端管路连接有向外钻杆与内钻杆之间的环空内打入压缩气体的空压机，储液池与模拟井筒之间设有联动将流体介质打入或排出模拟井筒内的第一活塞缸和第二活塞缸，模拟井筒外侧设有用于测定所述环空内的流体介质在流动过程中对外钻杆前端部产生的冲刷磨损量的检测系统。本发明可以模拟水平井钻井过程中流体介质的流动过程，以此测定在外钻杆偏心情况下的流体介质对外钻杆底部的冲刷磨损情况，为延长外钻杆使用寿命提供研究的理论依据。

技术领域

本发明涉及油井开采设备技术领域，尤其是一种水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验装置及实验方法。

背景技术

气体反循环钻井技术是一种利用双壁钻具及纯气相流体的反循环钻井技术。我国自20世纪80年代从国外引进该技术以来，在地矿系统进行了较为广泛的应用，其显著的优势就是与相同井眼尺寸气体正循环钻井技术相比，该技术需要的气量只有正循环的1/5-1/3,因此具有巨大经济性优势。但由于此钻井技术常用于含砂油井、深井及复杂井况下的钻井过程，因此井底流体介质会在流经管体与杆体时对管杆造成机械性的冲刷和电化学腐蚀的交互作用，这严重影响着钻杆的使用寿命。

同时，由于实验装置所模拟的是双壁钻杆气体反循环系统应用在水平井中的情况，就需要考虑到水平井中钻杆由于重力作用而产生的偏心现象。钻杆与下部井筒的环空间隙过小，使得此处的流体介质流速加快，冲刷腐蚀更为严重，所以着重观察钻杆底部的冲刷磨损现象，这对延长钻杆使用寿命、评价双壁钻杆系统性能好坏以及优化气体反循环钻井技术都具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，延长钻杆使用寿命、评价双壁钻杆系统性能好坏以及优化气体反循环钻井技术，本发明提供一种水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验装置及实验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验装置，包括存储有流体介质的储液池、位于储液池上方平行设置的模拟井筒，所述的模拟井筒内设有外钻杆、可旋转设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆前端的钻头，模拟井筒后端管路连接有向外钻杆与内钻杆之间的环空内打入压缩气体的空压机，储液池与模拟井筒之间设有联动将流体介质打入或排出模拟井筒内的第一活塞缸和第二活塞缸，模拟井筒外侧设有用于测定所述环空内的流体介质在流动过程中对外钻杆前端部产生的冲刷磨损量的检测系统。

为防止产生喷液现象，便于监控模拟井筒内的气体压力，所述的外钻杆前端设有转换接头，转换接头与钻头之间连接有井下随钻仪；所述的模拟井筒后端安装有防喷阀，防喷阀通过防喷器与空压机管路连接，模拟井筒上管路连接有用于压力检测的压力传感器和压力表。

具体说，为实现第一活塞缸和第二活塞缸的联动，所述的第一活塞缸和第二活塞缸的上方设有轴杆控制装置，轴杆控制装置与第一活塞缸之间设有推动第一活塞缸的柱塞作上下运动的第一联动轴杆，轴杆控制装置与第二活塞缸之间设有推动第二活塞缸的柱塞作上下运动的第二联动轴杆，第一活塞缸、第二活塞缸通过四通阀控制连通方式实现对储液池内流体介质的抽取并将抽取的流体介质打入模拟井筒内。

进一步地，所述的四通阀与模拟井筒之间连接有第一管道、与第一活塞缸之间连接有第二管道、与第二活塞缸之间连接有第三管道、与储液池之间连接有第四管道，模拟井筒与储液池之间连接有排液管。

优选地，所述的检测系统包括排列在模拟井筒外侧的高速摄影机、对采集信息进行储存与计算的工控计算机，高速摄影机与工控计算机通过数据线连接。

为便于拍摄模拟井筒内流体介质对对外钻杆的冲刷腐蚀状况，所述的内钻杆、外钻杆及模拟井筒均采用透明PC管材料制作。

一种采用上述实验装置进行水平井双壁钻杆系统冲刷腐蚀实验的方法，包含以下步骤：