[发明专利]一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法

说明书

本发明涉及一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法,包括混合有岩屑的配液池、垂直放置的模拟井筒，所述的双壁钻杆系统包括设在模拟井筒内的外钻杆、设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆下端的钻头，连接配液池与模拟井筒之间的管路上设有轴流泵，模拟井筒上端管路连接有向外钻杆内打入压缩气体的压缩机，连接内钻杆与配液池之间的管路上设有固液分离器及对分离出的岩屑烘干称重的烘干称重器，模拟井筒外侧设有记录岩屑运移和沉降过程的高速摄像机，外钻杆下半部间隔设有测量携屑液体在流动过程中流速变化的测速仪传感器。本发明可以对基于双壁钻杆的气体反循环钻井技术的适应性进行定量化评价，并为优化工艺总体方案提供依据。

技术领域

本发明涉及双壁钻杆钻进技术领域，尤其是一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法。

背景技术

基于双壁钻杆的气体反循环钻井技术是近年提出的一种注气量低、成本低、效率高的新型钻完井技术。该技术采用双壁钻杆，即包含内钻杆与外钻杆两层钻杆，气体由外钻杆输入，并沿外钻杆向下运移至钻头输出。输出后的气体携带井底岩屑上返，这是由于在气体沿外钻杆向下运移时，一部分气体沿支管流出，会造成射流形成井筒内负压，从而导致气体由井底高压区向上部低压区上返。上返后的气体沿内钻杆的支管流入内钻杆，再通过内钻杆输送至井口排出，完成气体反循环钻井过程。在岩屑循环上返的过程中，如果设备的携岩能力较差，就会在井底发生岩屑的堆积形成岩屑床，造成钻头的磨损或卡钻，影响钻进过程。因此对双壁钻杆系统在直井中的携岩能力进行实验与测定，对气体反循环钻井技术的适应性定量化评价以及优化工艺总体方案具有重要意义。

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，便于对基于双壁钻杆的气体反循环钻井技术的适应性进行定量化评价，并为优化工艺总体方案提供依据，本发明提供一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，包括混合有岩屑的配液池、垂直放置的模拟井筒，所述的双壁钻杆系统包括设在模拟井筒内的外钻杆、设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆下端的钻头，连接配液池与模拟井筒之间的管路上设有轴流泵，模拟井筒上端管路连接有向外钻杆内打入压缩气体的压缩机，连接内钻杆与配液池之间的管路上设有固液分离器及对分离出的岩屑进行烘干称重的烘干称重器，模拟井筒外侧设有记录岩屑运移和沉降过程的高速摄像机，外钻杆下半部间隔设有测量携屑液体在流动过程中流速变化的测速仪传感器。

为确保连接牢固，防止产生喷液现象，所述的外钻杆下端设有转换接头，转换接头与钻头之间连接有井下随钻仪，所述的模拟井筒上端安装有防喷阀，防喷阀通过防喷器与压缩机管路连接。

为实时监测携屑液体在流动过程中压力变化，所述的轴流泵与模拟井筒之间的管路上和模拟井筒上端回液管路上分别设有测量携屑液体在流动过程中压力变化的压力表。

所述的配液池管路连接有向配液池内添加岩屑的储屑罐，配液池内安装有搅拌器。

为及时记录和存储高速摄影机所拍摄的图像照片，所述的高速摄影机通过数据线连接有进行数据处理和保存的计算机。

为便于高速摄像机更清晰地对气体反循环携岩过程进行拍摄和观察，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。

一种采用上述测定装置进行直井双壁钻杆系统携岩能力测定的方法，包含以下步骤：

a、实验准备阶段：

连接好各管线接头，在模拟井筒内安装好内钻杆和外钻杆，在配液池中先加入一定量的水，检查各管道的对接吻合，然后通过轴流泵将配液池中的液体从模拟井筒下端输入双壁钻杆系统；启动压缩机，从外钻杆顶部将气体打入外钻杆内，保证实验系统内双壁钻杆系统中的流体流动，稳定排量；双壁钻杆开始气体反循环工作后，启动高速摄像机对准待观察的模拟井筒管段，并进行测速仪传感器读数校正，确定仪表可正常工作；