[发明专利]测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的装置及方法

权利要求书

1.测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的装置，由套管（14）、钻杆（13）、钻头（28）、电机（6）、箱体（26）、第一增氧泵（2）、岩屑收集器（31）、液体流量计（20）、水泵（19）、储水罐（18）、气体流量计（22）、第二增氧泵（21）、三相分离器（9）、压力传感器（4）、计算机（1）组成，其特征在于，所述套管（14）内有钻杆（13），钻杆连接钻头（28），套管顶端通过可拆卸接头（5）固定钻杆，底端通过螺栓（27）固定箱体（26），钻杆穿过可拆卸接头连接电机（6），钻头位于箱体内，套管和钻杆之间的环形空间与箱体连通；所述套管侧端设有多个加气口（30），加气口连接第一增氧泵（2）；所述箱体通过两端的进口既连接岩屑收集器（31）、液体流量计（20）、水泵（19）、储水罐（18），还连接气体流量计（22）、第二增氧泵（21），岩屑收集器设有岩屑加入口（15）、尼龙加入口（16）和搅拌混合器（17）；所述套管通过上端的混合物出口连接三相分离器（9），三相分离器连接储水罐，三相分离器顶部有排气口，底部通过电加热干燥器（10）分别连接尼龙收集桶（11）、岩屑收集桶（12）；所述套管上下两端设置压力传感器（4），压力传感器连接计算机（1）；

应用所述装置测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的方法，依次包括以下步骤：

步骤一，打开储水罐、水泵和第二增氧泵，开启电机带动钻杆和钻头旋转，储水罐的水通过水泵加压后与第二增氧泵产生的气体进入箱体；打开第一增氧泵，第一增氧泵产生的气体通过加气口进入套管；

步骤二，打开岩屑收集器出口的开度为全开的1/8，岩屑颗粒和尼龙颗粒随着水进入箱体，然后从环空往上返，气体、水、岩屑颗粒和尼龙颗粒一起从混合物出口流出并进入三相分离器，分离出的气体从顶部排出，分离出的水进入储水罐重复使用，分离出的岩屑颗粒和尼龙颗粒进行干燥后进入岩屑收集桶和尼龙收集桶，压力传感器对套管内的压力进行监测；

步骤三，循环一段时间，将套管取出，观察并测量套管内壁被冲蚀的深度，然后更换套管，依次将岩屑收集器出口的开度按照全开的3/8、5/8、7/8进行调节，重复上述步骤；

步骤四，绘制岩屑收集器出口的不同开度与套管内壁被冲蚀深度的关系曲线。

2.如权利要求1所述的测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的装置，其特征在于，所述套管侧端设有5～9个加气口，每个加气口设有闸阀和气体流量计。

3.如权利要求1所述的测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的装置，其特征在于，所述套管外径177.8mm,长度2.5m，为碳钢材质。

4.如权利要求1所述的测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的装置，其特征在于，所述钻杆外径127mm，长度2.8m。

5.利用权利要求1、2、3或4所述的装置测量岩屑含量对天然气水合物钻井冲蚀影响的方法，依次包括以下步骤：

步骤一，打开储水罐、水泵和第二增氧泵，开启电机带动钻杆和钻头旋转，储水罐的水通过水泵加压后与第二增氧泵产生的气体进入箱体；打开第一增氧泵，第一增氧泵产生的气体通过加气口进入套管；

步骤二，打开岩屑收集器出口的开度为全开的1/8，岩屑颗粒和尼龙颗粒随着水进入箱体，然后从环空往上返，气体、水、岩屑颗粒和尼龙颗粒一起从混合物出口流出并进入三相分离器，分离出的气体从顶部排出，分离出的水进入储水罐重复使用，分离出的岩屑颗粒和尼龙颗粒进行干燥后进入岩屑收集桶和尼龙收集桶，压力传感器对套管内的压力进行监测；

步骤三，循环一段时间，将套管取出，观察并测量套管内壁被冲蚀的深度，然后更换套管，依次将岩屑收集器出口的开度按照全开的3/8、5/8、7/8进行调节，重复上述步骤；

步骤四，绘制岩屑收集器出口的不同开度与套管内壁被冲蚀深度的关系曲线。