[发明专利]一种气体钻井冲蚀实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于石油天然气钻井领域的一种气体钻井冲蚀实验方法。

背景技术

目前，按循环介质的不同，气体钻井可分为纯气体钻井（空气、氮气、天然气、二氧化碳、烟道气、柴油机尾气等）、雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井。气体钻井本身使用的循环介质就不可避免地存在氧或二氧化碳腐蚀问题，而且环空岩屑返速比普通钻井高。此外，在钻井过程中可能会钻遇地质条件苛刻地层（如地层研磨性强、水层多、富含酸性气体等）。在上述因素共同作用下，必然会导致气体钻井过程中钻具管材失效，地面设备（如压缩机、阀门）、管线冲蚀严重。如川东北地区气体钻井现场统计资料表明，气体钻井钻具的冲蚀失效情况远比常规钻井液钻井严重，气体钻井时钻具的寿命仅为常规钻井液钻井的1/3~1/5；伊朗TABNAK气田空气钻井中由于高密度氧气、地层水的腐蚀以及高速气流携带钻屑的冲蚀，导致随钻震击器的失效；四川地区的柴油机尾气钻井中由于尾气含有氧、二氧化碳、水蒸汽、固体粉末，在腐蚀/冲蚀共同作用下，引起地面压缩机阀片失效、井下钻杆严重腐蚀。

目前的冲蚀实验装置及方法中，存在冲蚀速率较低，不能满足气体钻井环空返速要求及不能模拟气体钻井实际工况这一现实难题。 

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种气体钻井冲蚀实验方法，能完成模拟各种气体钻井介质的冲蚀实验；通过温度、压力监测可达到模拟井下高温高压环境的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种气体钻井冲蚀实验方法，包括如下步骤：1.首先通过冲蚀介质供给系统提供冲蚀介质（包括纯气体、雾化液、泡沫或充气泥浆）；2.然后通过加热系统给冲蚀介质升温（可升温到120℃），达到模拟井下高温环境的目的；3.通过取样器实时监测冲蚀介质参数（如泡沫质量、半衰期、温度、压力、密度等）。4.最后通过调节冲蚀系统中喷嘴尺寸和金属档板的倾斜幅度完成冲蚀实验。

所述冲蚀介质供给系统由基液罐、截止阀、计量泵、流量计依序安装，并与由空压机、放空阀、贮气罐、截止阀、流量计、截止阀依序连接成的供气装置组成；所述加热系统由电缆伴热管、热电偶温度计、截止阀、取样器依序连接组成；所述冲蚀系统由冲蚀室和安装在冲蚀室顶部的冲蚀喷嘴组成。

本发明的有益效果是：1.通过本实验步骤可完成模拟各种气体钻井介质的冲蚀实验；2.通过温度、压力监测可达到模拟井下高温高压环境的目的；通过更换不同孔径的喷嘴可改变流体冲蚀速率；通过调节金属档板的倾斜幅度可改变冲蚀角。

附图说明

附图1为本发明一种气体钻井冲蚀实验方法中使用的实验装置示意图。

附图2为本发明一种气体钻井冲蚀实验方法的流程框图。

附图3为本发明金属挂片在金属挡板上的布置示意图。

附图4为本发明冲蚀室示意图。

附图5为本发明一种气体钻井冲蚀实验方法的喷嘴示意图。

图中1. 基液罐，2.截止阀，3.计量泵，4.流量计，5.空压机，6.放空阀，7.贮气罐，8.截止阀，9.流量计9，10.截止阀，11.泡沫发生器，12.压力表，13.截止阀，14.加砂装置，15.电缆伴热管，16.热电偶温度计，17.截止阀，18.取样器，19.流量计，20.压力表，21.截止阀，22.冲蚀喷嘴，23.金属挂片，24.金属挡板，25.除砂挡板，26.排屑口，27.冲蚀室，28. 离心泵，29.截止阀，30.螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明一种气体钻井冲蚀实验方法，包括如下步骤： ①.首先通过冲蚀介质供给系统提供冲蚀介质（包括纯气体、雾化液、泡沫或充气泥浆）；所述冲蚀介质供给系统由基液罐1、截止阀2、计量泵3、流量计4依序安装，并与由空压机5、放空阀6、贮气罐7、截止阀8、流量计9、截止阀10依序连接成的供气装置组成。通过冲蚀介质供给系统产生的气液混合流进入泡沫发生器11。泡沫发生器11出口端安装有压力表12、截止阀13和加砂装置14。通过调节空压机5的供气量以及进入泡沫发生器11的气液比，可达到模拟气体钻井压力环境的目的。通过控制加砂装置14的加砂量，可达到模拟气体钻井产生的钻屑量；

②.然后通过加热系统给冲蚀介质升温（可升温到120℃），达到模拟井下高温环境的目的；从加砂装置14流出的冲蚀介质进入加热系统。所述加热系统由电缆伴热管15、热电偶温度计16、截止阀17组成。通过调节电缆伴热管15温度来模拟井下高温环境；