[实用新型]一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域的一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置。

背景技术

多压力系统气层溢漏同存是指同一裸眼井段存在多个压力系统，气层压力变化不规则，高低压层交替，受井身结构限制，不可能把各个过渡带分隔开来，井深且裸眼段较长，钻进过程中经常发生漏失与溢流共存的井下复杂情况。若在钻井过程中钻遇这种复杂情况时，压力平衡极难调整，溢漏情况同存使恶性事故频发，严重影响钻井进度。研究多压力系统气层溢漏同存时的变化规律，用有效的方法解决溢流与漏失同存的复杂问题对现象溢漏同存的处理技术具有重要的指导意义。因此，有必要在实验室内能发明一种模拟钻遇多压力系统溢漏同存实验装置对这种复杂的工况进行分析将对现场具有重要的指导意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置，主要由计算机监测系统、压力传感器、内外管接头A、入水口、球阀、液体流量计、水泵、贮水槽、气液固三相分离器、电加热干燥器、岩屑收集桶、混合物出口、内管、外管、溢流口、气体流量计、风压机、岩屑储集槽、液固混合物入口、内外管接头B、钻头、收集桶和漏失口组成。在外管的左右两边各设有两个漏失口和溢流口，且两个漏失口之间距离和两个溢流口之间距离相等；贮水槽依次与水泵、液体流量计和球阀相连；风压机依次与气体流量计、球阀和溢流口相连。内管和外管都采用高强度耐高压PC管制成，承压能力10MPa且内管壁厚是外管壁厚的2倍；在实验模拟过程中采用的岩屑颗粒直径为4mm；内外管接头A和内外管接头B为两个相同的接头，且都采用可拆卸式设计，可根据现场实际工况跟换内外管尺寸。在整个实验模拟过程中水模拟实际工况下的钻井液，内管模拟实际工况下的钻杆，外管模拟实际工况下的井壁，溢流口模拟实际工况下出现溢流情况，漏失口模拟实际工况下出现漏失情况，风压机流出的气体模拟地层溢流出气体，水泵用于给实验装置内注入水并加压模拟多压力系统，计算机监测系统用于监测整个实验模拟过程中压力的变化情况。

本实用新型的优点：使用方便快捷，在整个实验模拟过程中对水和岩屑颗粒进行回收循环使用节约资源，能很好的模拟多压力系统气层溢漏同存时的状态，得到压力变化及井筒内流体流动变化规律。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置的结构示意图。

图中：1.计算机监测系统，2.压力传感器，3.内外管接头A，4.入水口，5.球阀，6.液体流量计，7.水泵，8.贮水槽，9.气液固三相分离器，10.电加热干燥器，11.岩屑收集桶，12.混合物出口，13.内管，14.外管，15.溢流口，16.气体流量计，17.风压机，18.岩屑储集槽，19.液固混合物入口，20.内外管接头B，21.钻头，22.收集桶，23.漏失口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟钻遇多压力系统气层溢漏同存实验装置，主要由计算机监测系统1、压力传感器2、内外管接头A3、入水口4、球阀5、液体流量计6、水泵7、贮水槽8、气液固三相分离器9、电加热干燥器10、岩屑收集桶11、混合物出口12、内管13、外管14、溢流口15、气体流量计16、风压机17、岩屑储集槽18、液固混合物入口19、内外管接头B20、钻头21、收集桶22和漏失口23组成。所述外管14的左右两边各设有两个漏失口23和溢流口15，且两个漏失口23之间距离和两个溢流口15之间距离相等；贮水槽8依次与水泵7、液体流量计6和球阀5相连；风压机17依次与气体流量计16、球阀和溢流口15相连。

如图1所示，具体模拟过程为：在实验开始前先关闭整个实验装置内的所有球阀，接着依次打开水泵7和球阀5使水经过水泵7加压后从入水口4进入内管13，水从内管13内从上往下流动最终从钻头21流出后在环空内往上流动，最终从混合物出口12流出，进入气液固三相分离器9后从出水口流出进入贮水槽8进行重新循环使用；当计算机监测系统1内显示的压力曲线趋于稳定后打开岩屑储集槽18和水泵，使岩屑颗粒和水一起从液固混合物入口19进入装置底部，观察压力曲线变化情况，待压力曲线趋于稳定变化后开启风压机17和与之相连的球阀，使气体从溢流口15进入环空内模拟发生溢流情况；然后打开与漏失口23相连的两个球阀，使环空内的流体从漏失口23流出进入收集桶22，模拟发生漏失情况。此时观察计算机监测系统1内的压力曲线变化情况并得到变化规律，通过调节球阀大小可模拟不同溢漏量变化且得到压力曲线的变化规律；整个实验过程为可视化实验，可观察到环空内流体的流动情况为现场实际工况提供参考依据。环空内的气液固三相流体从混合物出口12流出后通过三相分离器进行分离，分离出的气体直接入大气中，分离出的液体流入贮水槽8进行循环使用，分离出的岩屑颗粒进入电加热干燥器10进行干燥后进入岩屑收集桶11进行重新循环使用，即整个实验模拟过程结束。