[发明专利]一种双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置

说明书

一种双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，包括泥浆罐、泥浆泵、泥浆输入管线、吸入模块、泥浆举升泵、泥浆返回管线和PLC控制系统；所述泥浆罐设有出液口和回液口，出液口与泥浆泵的输入端口连接；所述泥浆泵的输出端口通过泥浆输入管线连接吸入模块的进浆口；所述吸入模块还设有出浆口，出浆口与泥浆举升泵的输入端口连接；所述泥浆举升泵输出端口通过泥浆返回管线和泥浆罐的回液口连通；所述PLC控制系统包括传感器和处理器，所述传感器输出端与处理器的输入端连接，所述处理器的输出端连接泥浆泵和泥浆举升泵的控制器。本发明为双梯度钻井关键的检测及控制系统提供了实验平台，为无隔水管钻井技术在国内推广应用提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其是一种双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，属于海洋钻探设备技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展，人类对石油天然气的需求也日益增加，但是由于目前陆地油田不断消耗和老化，油气资源的勘探开发逐步迈向海洋。海洋钻井，特别是深海钻井的作业环境比陆地钻井更加复杂苛刻，其突出的问题就是由于海水的存在，地层的孔隙压力和破裂压力的间隙很小，很难控制井筒内的压力处于安全密度窗口，为了解决这一问题，双梯度钻井技术应运而生。

双梯度钻井是一种控制压力的钻井技术，即采用两个或两个以上的压力梯度来控制井眼压力剖面。实现双梯度钻井的方式很多，如海底泵举升钻井液方式，无隔水管钻井和双密度钻井方式等。其中无隔水管钻井方式的工作原理是下入海底泵，将上返至井口的泥浆通过海底泵举升返回至钻井平台；同时对海底泵排量进行实时控制，使井口压力始终与同水平面外部海水压力相等，达到双梯度钻井目的。虽然目前无隔水管钻井技术国外已投入商业应用并取得了良好的经济效果，但由于国外的技术封锁，国内对无隔水管钻井技术还处于理论研究及室内试验阶段，因此，需结合无隔水管钻井原理设计一种实验装置，为双梯度钻井关键的检测及控制系统提供实验平台。

发明内容

本发明提供一种双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，旨在通过模拟无隔水管钻井过程，为双梯度钻井的压力检测及控制技术提供实验平台。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，包括泥浆罐、泥浆泵、泥浆输入管线、吸入模块、泥浆举升泵、泥浆返回管线和PLC控制系统；所述泥浆罐设有出液口和回液口，其中出液口与泥浆泵的输入端口连接；所述泥浆泵的输出端口通过泥浆输入管线连接吸入模块的进浆口；所述吸入模块还设有出浆口，所述出浆口与泥浆举升泵的输入端口连接；所述泥浆举升泵输出端口通过泥浆返回管线和泥浆罐的回液口连通；所述泥浆泵和泥浆举升泵均由变频电机驱动；所述PLC控制系统包括一组传感器和处理器，所述传感器输出端与处理器的输入端连接，所述处理器的输出端连接泥浆泵和泥浆举升泵的变频电机控制器。

上述双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，所述吸入模块还设有底座和密封盖；所述底座固定在水平地面上，在吸入模块的顶部装配密封盖，所述进浆口布置在吸入模块的底部，所述出浆口布置在吸入模块的侧壁上，在吸入模块与密封盖接合部位设置密封垫；所述密封盖上设有放气阀。

上述双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，在所述吸入模块的进浆口处设置单向阀，在吸入模块的出浆口处设置阀门比例执行器。

上述双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，在所述泥浆罐的出液口和回液口处均设置流量阀。

上述双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，在所述泥浆输入管线、泥浆返回管线上均设置流量计。

上述双梯度钻井技术检测及控制系统实验装置，在所述泥浆返回管线上设置减压阀。