一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置的制作方法

本实用新型涉及天然气水合物固井技术领域的一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置。

背景技术：

天然气水合物的开发和钻探难度相比陆地油田的开发和钻探难度大很多。在开发过程中的井漏、油气水层频繁交替出现的复杂情况为固井质量带来了许多问题。固井质量的好坏不仅关系到油气井能否顺利完成，影响投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短，而且还会花费很大的固井成本。固井技术发展的目标一直围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故产生而进行研究；对于天然气水合物开采中所用到的固井技术相比陆地油田来说要求更高。在海上固井伴随着压力和温度的复杂条件很容易产生固井事故，严重时导致整口井发生报废。因此需要研制一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置对天然气水合物开采过程中的固井技术进行研究，为现场固井提供较大的工程实际意义。

技术实现要素：

本实用新型目的是：提供了一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置，研究在天然气水合物固井过程中等待水泥浆固井需要多长时间，固井质量，固井过程中压力和温度变化情况。本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置，主要由计算机监测系统、压力传感器、内外管接头、液体入口、球阀A、液体流量计、小型螺杆泵、贮水槽、水泥浆贮槽、球阀B、温度传感器、混合物出口、内管、外管、摄像机和钻头组成。模拟装置上部设有压力传感器、温度传感器、内外管接头和液体入口；贮水槽依次与小型螺杆泵、液体流量计和球阀A相连；水泥浆贮槽依次与小型螺杆泵、液体流量计和球阀B相连。球阀A和球阀B为两个相同球阀；内管和外管采用透明亚克力玻璃制成，承压2MPa且内管壁厚是外管壁厚的1.5倍。在内外管接头下部设有压力传感器和温度传感器，在对称部位即模拟装置的底部设有同样的压力传感器和温度传感器，且都与计算机监测系统相连，用于监测整个实验模拟过程中上下压力和温度的变化情况。在整个实验模拟过程中水泥浆为实际工况下的水泥浆，钻头模拟实际工况下的钻头，内管模拟实际工况下的钻杆，外管模拟实际工况下的套管，水模拟实际工况下的钻井液。

本实用新型的优点：使用方便快捷，整个实验模拟过程操作简单，能准确的模拟天然气水合物固井过程，得到固井所需时间及固井质量等参数的变化规律。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟天然气水合物钻直井固井实验装置的结构示意图。

图2是图1中水泥浆凝固后的示意图。

图中：1.计算机监测系统，2.压力传感器，3.内外管接头，4.液体入口，5.球阀A，6.液体流量计，7.小型螺杆泵，8.贮水槽，9.水泥浆贮槽，10.球阀B，11.温度传感器，12.混合物出口，13.内管，14.外管，15.摄像机，16.钻头。

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天然气水合物钻直井固井实验装置，主要由计算机监测系统1、压力传感器2、内外管接头3、液体入口4、球阀A5、液体流量计6、小型螺杆泵7、贮水槽8、水泥浆贮槽9、球阀B10、温度传感器11、混合物出口12、内管13、外管14、摄像机15和钻头16组成。所述模拟装置上部设有压力传感器2、温度传感器11、内外管接头3和液体入口4；贮水槽8依次与小型螺杆泵7、液体流量计6和球阀A5相连；水泥浆贮槽9依次与小型螺杆泵、液体流量计和球阀B10相连。

如图1、图2所示，具体模拟过程为：首先打开球阀5，关闭球阀10，打开小型螺杆泵7使水通过液体流量计6计量后从液体入口4进入内管13，当水从环空上返至混合物出口12处时马上关闭球阀A5后关闭小型螺杆泵7；此时开启球阀B10和另一个小型螺杆泵，是水泥浆从液体入口4进入内管13，在进入的过程中水泥浆将水从实验装置内驱替出来，使整个实验模拟装置的环空内充满水泥浆，当从混合物出口12有水泥浆流出后，开始计时，10秒后马上关闭球阀10和小型螺杆泵。接着马上开始计时，记下水泥浆凝固所需时间；当水泥浆凝固后旋转内外管接头3，可清楚的观察水泥浆凝固后质量的好坏。在整个实验模拟过程中计算机监测系统1通过两个压力传感器和两个温度传感器记录下了水泥浆在开始进入内管13和最终凝固完成的过程中压力和温度的变化情况。在整个实验模拟过程中通过摄像机15记录下了水泥浆在整个实验模拟过程中凝固的过程，为今后的研究及现场实际固井过程提供指导意义。