深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，它主要由空壓機、精密調(diào)壓閥、儲氣罐、玻璃轉(zhuǎn)子流量計、逆止閥、連接頭、壓力傳感器、直流電源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、直流無刷水泵、循環(huán)水箱、電機、模擬井筒、模擬鉆柱和高速攝像機組成。鉆井液通過直流無刷水泵泵入模擬井筒環(huán)空，并返出至循環(huán)水箱實現(xiàn)鉆井液循環(huán)利用；空壓機作為氣體穩(wěn)定氣源，通過精密調(diào)壓閥調(diào)整氣體壓力和氣侵速度；同時采用壓力傳感器實時記錄井底壓力，采用高速攝像機記錄井筒氣液兩相流流型變化情況。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可直觀真實反映鉆井過程中氣侵出現(xiàn)后井筒氣液兩相流流型變化及井底壓力變化規(guī)律，為科學(xué)制定井控計劃提供可靠依據(jù)，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
【專利說明】深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油與天然氣鉆井領(lǐng)域，特別是深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]油氣鉆井過程中，由于受到地質(zhì)環(huán)境、鉆井工況及人為操作等各種因素的影響，造成井底壓力失衡，地層流體(油、氣、水)侵入井筒，導(dǎo)致井下復(fù)雜事故，尤以氣相侵入誘發(fā)的井下事故最為嚴重。氣體侵入井筒后，氣體的滑脫上升將鉆井液頂出井筒導(dǎo)致整個井筒壓力迅速下降，如果不及時處理就會演變?yōu)榫?、井噴，甚至井噴失控，給油氣井安全帶來嚴峻考驗，如川東北地區(qū)清溪I井、元壩222井和元陸3井發(fā)生氣侵后沒能及時得當?shù)奶幚?，最后釀成嚴重后果。由此可見，只有正確認識氣體侵入井筒后的氣液兩相流動行為及井底壓力變化規(guī)律，才能從根本上解決氣侵后的井控問題。氣泡沿井筒環(huán)空向上運移過程中，鉆柱旋轉(zhuǎn)速度、氣泡體積、氣侵速度、流體流量對井筒內(nèi)流型和壓力分布有重要影響。因此，有必要研究氣侵過程中井筒環(huán)空多相流實際流動形態(tài)和相分布狀態(tài)，建立適用于油氣井井控的環(huán)空多相流模型。
[0003]氣侵后的井筒環(huán)空多相流流動狀態(tài)復(fù)雜，目前理論模型也難以準確表征，因此有必要設(shè)計一種深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，可以模擬特定條件下氣侵發(fā)生后，井筒環(huán)空多相流動規(guī)律，為井控方案的制定提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提供深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，其目的是:直觀真實反映鉆井過程中氣侵出現(xiàn)后井筒氣液兩相流流型變化及井底壓力變化規(guī)律。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用采用的技術(shù)方案是:深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，包括空壓機、精密調(diào)壓閥、儲氣罐、玻璃轉(zhuǎn)子流量計、逆止閥、連接頭、壓力傳感器、直流電源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、直流無刷水泵、循環(huán)水箱、電機、模擬井筒、模擬鉆柱、高速攝像機；所述連接頭包括密封圈、進氣口、進液口 ；其特征在于模擬井筒選用透明有機玻璃管，并在其上端壁面開有排液口。進行氣侵實驗時，鉆井液通過直流無刷水泵泵入模擬井筒環(huán)空，并返出至循環(huán)水箱實現(xiàn)鉆井液循環(huán)利用；空壓機作為氣體穩(wěn)定氣源，并通過精密調(diào)壓閥調(diào)整氣體壓力和氣侵速度；同時采用壓力傳感器實時記錄井底壓力，采用高速攝像機記錄井筒氣液兩相流流型變化情況。
[0006]上述深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，所述模擬鉆柱上端與電機密封連接，并通過扶正器居中放置于模擬井筒中間。
[0007]上述的深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，所述連接頭通過密封圈連接模擬井筒，并根據(jù)密封情況優(yōu)選密封圈使用數(shù)量，進氣口和進液口設(shè)置有螺紋，并在進氣口處內(nèi)置破氣濾芯，真實反映地層氣體侵入井筒狀態(tài)。
[0008]本實用新型的有益效果是:深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可直觀真實反映鉆井過程中氣侵出現(xiàn)后井筒氣液兩相流流型變化及井底壓力變化規(guī)律，為科學(xué)制定井控計劃提供可靠依據(jù)，具有較大的推廣應(yīng)用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置系統(tǒng)示意圖。
[0010]圖2為連接頭示意圖。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對本實用新型進行詳細描述。
[0012]如圖1所示，本實用新型深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，包括空壓機1、精密調(diào)壓閥2、儲氣罐3、玻璃轉(zhuǎn)子流量計4、逆止閥5、連接頭6、壓力傳感器7、直流電源8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9、直流無刷水泵10、循環(huán)水箱11、電機12、模擬井筒13、模擬鉆柱14、高速攝像機15 ;進行氣侵實驗時，鉆井液通過直流無刷水泵10泵入模擬井筒13環(huán)空，并返出至循環(huán)水箱11實現(xiàn)鉆井液循環(huán)利用；空壓機I作為氣體穩(wěn)定氣源，并通過精密調(diào)壓閥2調(diào)整氣侵速度；同時采用壓力傳感器2實時記錄井底壓力，采用高速攝像機15記錄井筒氣液兩相流流型變化情況。為了滿足多種實驗工況，可以通過調(diào)節(jié)電機12可實現(xiàn)模擬鉆柱14不同旋轉(zhuǎn)速度，通過調(diào)節(jié)模擬鉆柱14所處井筒深度可實現(xiàn)不同模擬鉆柱深度；通過調(diào)節(jié)直流電源8電壓實現(xiàn)不同液體循環(huán)流量；通過調(diào)節(jié)精密調(diào)壓閥2與玻璃轉(zhuǎn)子流量計4可實現(xiàn)不同氣侵速度。如圖2所示，連接頭6通過密封圈11連接模擬井筒13，并根據(jù)密封情況優(yōu)選密封圈11使用數(shù)量，進氣口 62和進液口 63設(shè)置有螺紋，并在進氣口 62處內(nèi)置破氣濾芯，真實反映地層氣體侵入井筒狀態(tài)。
[0013]該裝置具有很好的實用性、可靠性和有效性，并能最大程度降低裝置成本，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
【權(quán)利要求】
1.深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，包括空壓機(I)、精密調(diào)壓閥(2)、儲氣罐(3)、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(4)、逆止閥(5)、連接頭(6)、壓力傳感器(7)、直流電源(8)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)、直流無刷水泵(10)、循環(huán)水箱(11)、電機(12)、模擬井筒(13)、模擬鉆柱(14)、高速攝像機(15);所述連接頭(6)包括密封圈(61)、進氣口(62)、進液口 ￠3);其特征在于模擬井筒(13)選用透明有機玻璃管，并在其上端壁面開有排液口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，其特征在于:模擬鉆柱(14)上端與電機(12)密封連接，并通過扶正器居中放置于模擬井筒(13)中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水鉆井井筒氣侵模擬可視化實驗裝置，其特征在于:連接頭(6)通過密封圈(11)連接模擬井筒(13)，并根據(jù)密封情況優(yōu)選密封圈(11)使用數(shù)量，進氣口(62)和進液口(63)設(shè)置有螺紋，并在進氣口(62)處內(nèi)置破氣濾芯，真實反映地層氣體侵入井筒狀態(tài)。
【文檔編號】E21B47/002GK204113272SQ201420542260
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】包凱, 劉清友, 任文希, 胡瀚璋 申請人:西南石油大學(xué)