[发明专利]一种考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架

说明书

本发明公开了一种考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架，主要由隔水管、下钻杆、流量计、密度计、压力计、伸缩节、上钻杆、传动总成、电机、输流管、脉动阻尼器、背压阀、泥浆泵、电磁阀、单向阀、气液振动分离器、水箱、空气压缩机、溢流泵、紧急切断阀、输气管和平衡机构组成，所述隔水管与传动总成竖直固定于台架上；所述隔水管上设有流量计、密度计、压力计；在隔水管内设有下钻杆，在传动总成内设置上钻杆，上钻杆由电机驱动；所述输气管安装于空气压缩机与隔水管间，输气管上设有流量计、压力计、单向阀和紧急切断阀；所述气液振动分离器和隔水管间设有脉动阻尼器、流量计、压力计和背压阀；所述下钻杆和上钻杆间设有伸缩节，使下钻杆既能上下微幅伸缩也能横向微幅摆动。

技术领域

本发明涉及一种实验台架，特别是一种针对海洋油气开发考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架，属于机械工程或海洋油气工程技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的持续快速发展，对资源的需求不断增长，油气资源勘探开发不断向深部地层和深海发展。海洋油气是我国油气资源的重要组成部分，但我国深海油气开发起步较晚，缺乏自主的关键技术。与陆地和浅海钻井相比，深海钻井环境更复杂，常规钻井装备和方法难以克服的技术难题频繁出现。

在深水油气钻井中，地层孔隙压力和破裂压力之间的密度很小，长井段所堆积的压力在钻井底部很容易压坏地层。在现有海底疏松层和易漏产层钻井中，为保证井身质量，通常采用下多层套管的方式。现有技术的建井周期长，操作效率低，对钻井平台和钻机等设备要求高、隔水管余量大。通过注入气体来改变海床以上至钻井船上的隔水管环空中钻井液的密度实现双梯度钻井，可使破裂压力和孔隙压力之间的余量相对增大，使井涌和井漏等事故以及处理钻井事故的时间和成本减少，这一技术即隔水管充气双梯度钻井技术。

隔水管充气双梯度钻井作为一项非常有潜力的钻井技术，目前鲜见有关于该技术方面的结构报道。由于注气量和注气压力以及钻井液参数对隔水管环空压力控制具有重要影响，因此开发考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架，具有重要意义。

发明内容

本发明为实现上述目的，特提出一种考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架，有助于推动海洋油气开发技术的发展。

为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：

一种考虑钻杆动效应的隔水管充气双梯度钻井实验台架，主要由隔水管、下钻杆、流量计、密度计、压力计、伸缩节、上钻杆、传动总成、电机、输流管、脉动阻尼器、背压阀、泥浆泵、电磁阀、单向阀、气液振动分离器、水箱、空气压缩机、溢流泵、紧急切断阀、输气管和平衡机构组成，其特征在于：所述隔水管与传动总成竖直固定于台架上；所述隔水管上设有流量计、密度计、压力计；在隔水管内设有下钻杆，在传动总成内设置上钻杆，上钻杆由电机驱动；在传动总成和泥浆泵间、泥浆泵和水箱间、水箱和气液振动分离器间、气液振动分离器和隔水管间、水箱和溢流泵间、溢流泵和隔水管间均设有输流管；所述输气管安装于空气压缩机与隔水管间，输气管上设有流量计、压力计、单向阀和紧急切断阀；所述气液振动分离器和隔水管间设有脉动阻尼器、流量计、压力计和背压阀；所述下钻杆和上钻杆间设有伸缩节；所述传动总成包括三通管、下扶正管、上扶正管、下盖板、上盖板、支撑盖、动力罩、齿轮盘、注液管、丝杠、止推轴承、弹簧端座、弹簧、套筒、传动杆、径向轴承和密封环；所述三通管与隔水管、三通管与下扶正管、下扶正管与上扶正管、上扶正管与下盖板、上盖板与支撑盖、支撑盖与动力罩间均采用螺栓连接；所述传动杆与上钻杆通过螺栓连接，传动杆与齿轮盘固定连接，齿轮盘与丝杠啮合，丝杠由电机驱动；所述套筒上下两端分别与上盖板和下盖板通过花键连接；所述齿轮盘通过止推轴承作用于支撑盖的上端；所述传动杆的外部和上钻杆的外部均设有弹簧且弹簧的两端均设有弹簧端座；所述上钻杆与弹簧端座间、注液管与传动杆间均设有密封环。