深水气侵模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种深水气侵模拟实验装置，该装置包括：容纳池，注入管汇；注入管汇中设置有注液流量检测件；循环泵；上端与注入管汇相连通的模拟钻杆；套设在模拟钻杆外部的模拟隔水管，模拟钻杆与模拟隔水管之间形成第一环形间隙；模拟井筒，套设在模拟钻杆的外部，上端与模拟隔水管下端密封连接，模拟井筒与模拟钻杆之间形成第二环形间隙，模拟隔水管、模拟井筒中至少一个能沿着轴向改变长度；流量检测组件，用于检测第一环形间隙、第二环形间隙中的流量；气体管汇，一端与模拟钻杆的下端相连通，另一端连接有气源，气体管汇设置有开关阀和气体流量检测件。本实用新型专利技术能进行不同水深的深水气侵模拟实验,并能指导识别气侵。的深水气侵模拟实验,并能指导识别气侵。的深水气侵模拟实验,并能指导识别气侵。

【技术实现步骤摘要】
深水气侵模拟实验装置


[0001]本技术涉及海洋深水钻探
，特别涉及一种深水气侵模拟实验装置。

技术介绍

[0002]为了增加海洋油气的勘探开发区域面积，寻求更多的油气发现，海洋石油的勘探与开发作业也逐渐由浅海近海区域转向深海远海区域。海洋深水钻井，一般指海上作业水深超过900米的钻井。目前，海洋深水钻完井作业面临的一大问题即为深水带来的井控问题。深水作业相对于陆地、浅水作业气侵情况发现的更慢，井控难度更高。
[0003]气侵是在深海钻井过程中尤为棘手的问题。及时的气侵监测可为深水现场井控作业提供大量的安全时间余量，为现场挽回甚至是避免大量的经济、人员的损失。而当前现场的气侵监测常常无法为井控作业提供保障，气侵监测严重滞后。
[0004]由于气体有压缩和膨胀的特性，气体侵入钻井液后，在井底时因受上部液柱的压力影响，气体体积很小；随着钻井液循环上返，气体上升速度越来越大，气体所受液柱压力也会逐渐减小，气体体积就逐渐膨胀增大；特别是气体接近地面时气体膨胀就很快增大。因此，即使返到地面的钻井液气侵很厉害，形成很多气泡，密度降低很多，但钻井液柱压力减小的绝对值仍是很小的。举例而言，即使地面气侵钻井液密度只有原钻井液密度的一半，钻井液柱压力减小值也未超过0.4Mpa。
[0005]在钻井过程中，若无法有效监测到气侵并采取有效的除气措施，就会反复将气侵钻井液泵入井内，使钻井液气侵的程度更加严重，造成井底压力不断降低，就有出现溢流或井喷的危险。
[0006]综上，为了保证深水油气田安全开发，急需开展不同水深的深水油气田气侵模拟实验，确定深水油气田气侵时井筒内的流动模式，为深水井钻井安全控制提供参考。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是提供一种深水气侵模拟实验装置，能进行不同水深的深水气侵模拟实验，能准确识别气侵，并确定深水油气田气侵时井筒内的流动模式，为深水井钻井安全控制提供参考。
[0008]本技术实施方式中的具体技术方案是：
[0009]一种深水气侵模拟实验装置，包括：
[0010]容纳池，用于容纳钻井液；
[0011]注入管汇，其一端伸入所述容纳池中；所述注入管汇中设置有注液流量检测件；
[0012]循环泵，设置在所述注入管汇中，用于将所述容纳池中的钻井液向外泵出提供动力；
[0013]模拟钻杆，所述模拟钻杆的上端与所述注入管汇相连通；
[0014]模拟隔水管，所述模拟隔水管套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟钻杆与所述模拟隔水管之间形成第一环形间隙；
[0015]模拟井筒，所述模拟井筒套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟井筒上端与所述模拟隔水管的下端密封连接，所述模拟井筒与所述模拟钻杆之间形成第二环形间隙，所述模拟隔水管、模拟井筒中至少一个能沿着轴向改变长度；
[0016]流量检测组件，至少包括：设置在靠近所述模拟隔水管下端和靠近所述模拟井筒下端的流量计；
[0017]气体管汇，所述气体管汇的一端与所述模拟钻杆的下端相连通，另一端连接有气源，所述气体管汇设置有开关阀和气体流量检测件。
[0018]在一个优选的实施方式中，所述模拟隔水管包括相套接的第一模拟子隔水管和第二模拟子隔水管，所述第一模拟子隔水管和所述第二模拟子隔水管沿着轴向的重叠位置设置有第一密封件，所述第一密封件上设置有第一固定件，所述第一模拟子隔水管与所述第二模拟子隔水管能沿着轴向相对移动。
[0019]在一个优选的实施方式中，所述模拟井筒包括相套接的第一模拟子井筒和第二模拟子井筒，所述第一模拟子井筒和所述第二模拟子井筒沿着轴向的重叠位置设置有第二密封件，所述第二密封件上设置有第二固定件，所述第一模拟子井筒与所述第二模拟子井筒能沿着轴向相对移动。
[0020]在一个优选的实施方式中，所述模拟隔水管的管壁呈波纹状，形成可伸缩管。
[0021]在一个优选的实施方式中，所述模拟隔水管、所述模拟井筒由透明材质制成，所述深水气侵模拟实验装置还包括：图像获取设备，与所述图像获取设备电性连接的控制器。
[0022]在一个优选的实施方式中，所述深水气侵模拟实验装置还包括返出管汇，所述模拟隔水管靠近上端处设置有出口，所述返出管汇的一端连接至所述出口，另一端连接至所述容纳池。
[0023]在一个优选的实施方式中，所述返出管汇中还设置有气液分离装置。
[0024]在一个优选的实施方式中，所述流量检测组件包括用于监测模拟隔水管下端的第一超声波检测件、用于监测模拟隔水管上端的第二超声波检测件、用于监测注入管汇流量的第三超声波检测件、用于监测模拟井筒上端的第四超声波检测件，用于监测模拟井筒下端的第五超声波检测件，所述气体流量检测件为设置在气体管汇中的第六超声波检测件。
[0025]本申请的技术方案具有一下显著有益效果：
[0026]本申请针对深水油气田提供了一种深水气侵模拟实验装置，该深水气侵模拟实验装置可以真实地模拟深水气侵环境，能够对不同水深的深水气侵模拟实验，能准确识别气侵，并确定深水油气田气侵时井筒内的流动模式，为深水井钻井安全控制提供参考。其中，对于气侵的判断，不仅有定性判断，而且还提供了一种准确的定量判断方式，为实际生产提供了可靠地预判依据。
[0027]参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
[0028]图1是本申请实施方式中一种深水气侵模拟实验装置的结构示意图；
[0029]图2是本申请实施方式中提供的模拟隔水管与模拟井筒配合位置的结构示意图；
[0030]图3是本申请实施方式中一种深水气侵模拟实验方法的步骤流程图；
[0031]图4是不同超声波流量计处截面含气率与时间关系曲线图；
[0032]图5是溢流总体积与时间关系曲线图；
[0033]图6是流动形态为泡状流的示意图；
[0034]图7是流动形态为弹状流的示意图；
[0035]图8是流动形态为段塞流的示意图；
[0036]图9是流动形态为环状流的示意图；
[0037]图10是流动形态为雾状流的示意图。
[0038]附图标记说明：
[0039]1、容纳池；
[0040]2、注入管汇；
[0041]3、钻井液；
[0042]4、模拟隔水管；19、第一模拟子隔水管；22、第二模拟子隔水管；
[0043]5、模拟钻杆；
[0044]6、模拟井筒；23、第一模拟子井筒；26、第二模拟子井筒；
[0045]7、开关阀；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水气侵模拟实验装置，其特征在于，包括：容纳池，用于容纳钻井液；注入管汇，其一端伸入所述容纳池中；所述注入管汇中设置有注液流量检测件；循环泵，设置在所述注入管汇中，用于将所述容纳池中的钻井液向外泵出提供动力；模拟钻杆，所述模拟钻杆的上端与所述注入管汇相连通；模拟隔水管，所述模拟隔水管套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟钻杆与所述模拟隔水管之间形成第一环形间隙；模拟井筒，所述模拟井筒套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟井筒上端与所述模拟隔水管的下端密封连接，所述模拟井筒与所述模拟钻杆之间形成第二环形间隙，所述模拟隔水管、模拟井筒中至少一个能沿着轴向改变长度；流量检测组件，至少包括：设置在靠近所述模拟隔水管下端和靠近所述模拟井筒下端的流量计；气体管汇，所述气体管汇的一端与所述模拟钻杆的下端相连通，另一端连接有气源，所述气体管汇设置有开关阀和气体流量检测件。2.如权利要求1所述的深水气侵模拟实验装置，其特征在于，所述模拟隔水管包括相套接的第一模拟子隔水管和第二模拟子隔水管，所述第一模拟子隔水管和所述第二模拟子隔水管沿着轴向的重叠位置设置有第一密封件，所述第一密封件上设置有第一固定件，所述第一模拟子隔水管与所述第二模拟子隔水管能沿着轴向相对移动。3.如权利要求1所述的深水气侵模拟实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东升，杨进，赵宇航，陈柯锦，朱春霖，马阔，林方坚，贾舒，柏森林，杨铠嵽，韩增成，温志良，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：