[实用新型]一种用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置

说明书

本实用新型提供了一种用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其包括：套管；钻进装置，包括伸入套管内的钻柱、以及位于套管内并与钻柱连接的钻头；用于驱动钻柱旋转的驱动装置，驱动装置设于套管外并与钻柱连接；用于向钻柱内注入钻井液的钻井液注入装置，钻井液注入装置设于套管外，并与钻柱连接；用于向套管内注入浅层流体的浅层流体注入装置，浅层流体注入装置设于套管外，并与套管连通；用于检测套管内压力的压力检测装置，压力检测装置与套管连接。本实用新型能真实模拟钻进条件下钻遇浅层地质灾害的工况，并能监测浅层地质灾害流体侵入时井筒内部的压力变化。

技术领域

本实用新型涉及海洋浅层钻井技术领域，尤其是一种用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置。

背景技术

随着海上油气资源的深入开发，油气勘探开发重点区域逐渐由近海浅水区域转向远海深水区域。一方面，远海深水区域泥线以下约400米左右常存在浅层水、浅层气等浅层地质灾害流体，在表层钻进过程中，浅层流由于压力较井筒内高，在钻遇之后通常会涌入井筒内部，导致井筒内压力发生复杂的变化；另一方面，由于海洋深水区块水深较深，海底浅层土压实作用较差，导致浅层土破裂压力低、压力窗口小，为了保障深水区域浅层钻井的安全高效，进行海洋深水钻井时常使用双梯度或多梯度钻井技术，以保证井筒内液柱压力在平衡各个层位地层压力的同时不压漏上部薄弱地层，但双梯度或多梯度钻井技术通常又受到井筒内复杂压力情况的影响。

为了摸清在钻遇浅层地质灾害时井筒内压力的变化规律，并揭示灾害流体在井筒内的运移机理，同时为多梯度钻井技术提供水力基础，亟需研制一套经济、有效、方便的实验装置来真实的模拟现场钻进条件下钻遇浅层地质灾害工况时井筒内的压力变化，以为现场的高效安全作业提供理论指导，并为后续海洋深水高效钻井技术的发展提供理论基础。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其能真实模拟钻进条件下钻遇浅层地质灾害的工况，并能监测浅层地质灾害流体侵入时井筒内部的压力变化。

为达到上述目的，本实用新型提出一种用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其包括：套管；钻进装置，包括伸入所述套管内的钻柱、以及位于所述套管内并与所述钻柱连接的钻头；用于驱动所述钻柱旋转的驱动装置，所述驱动装置设于所述套管外并与所述钻柱连接；用于向所述钻柱内注入钻井液的钻井液注入装置，所述钻井液注入装置设于所述套管外，并与所述钻柱连接；用于向所述套管内注入浅层流体的浅层流体注入装置，所述浅层流体注入装置设于所述套管外，并与所述套管连通；用于检测所述套管内压力的压力检测装置，所述压力检测装置与所述套管连接。

如上所述的用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其中，所述钻进装置还包括位于所述套管内并与所述钻柱连接的第一单向阀、以及位于所述套管外的钻井水龙头，所述钻井水龙头连接在所述钻柱与所述钻井液注入装置之间。

如上所述的用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其中，所述驱动装置包括：蜗轮，与所述钻柱固定连接；蜗杆，与所述蜗轮啮合；电机，与所述蜗杆连接，并能驱动所述蜗杆旋转。

如上所述的用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其中，所述钻井液注入装置包括用于容纳钻井液的钻井液池、以及连接在所述钻井液池与所述钻进装置之间的泵。

如上所述的用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其中，所述实验装置还包括钻井液返出装置，所述钻井液返出装置包括返液管线，所述返液管线的一端与所述套管连接并连通，所述管线的另一端与所述钻井液池连接。

如上所述的用于模拟浅层流体侵入井筒的实验装置，其中，所述浅层流体注入装置包括浅层水注入装置和浅层气注入装置；所述浅层水注入装置包括蓄水池、以及连接在所述蓄水池与所述套管之间的第一阀门、第二单向阀和水泵；所述浅层气注入装置包括气体压缩机、以及连接在所述气体压缩机与所述套管之间的第二阀门和第三单向阀。