钻井用携水剂仿真模拟实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻井用携水剂仿真模拟实验装置，包括支架、底座、模拟内、外井筒、注水喷头、防堵部件、加料容器、承接容器、气体加压泵和数据处理器，支架上安装有调节轮，模拟外井筒安装在支架上，下端与防堵部件连接，注水喷头套装并固定在模拟外井筒外侧下部，输液泵与注水喷头通过管线连接，通过井口固定装置固定有伸入模拟外井筒的模拟内井筒，加料容器安装于模拟内井筒顶端，气体加压泵与模拟内井筒管线连接，承接容器与模拟外井筒管线连接；利用该装置，可以在模拟气体钻井现场的工作条件下，直接检测携水剂的携水性能优劣，优选出符合施工要求的气体钻井施工作业方案，同时也为携水剂的研究、生产及质量控制，提供科学依据。
【专利说明】钻井用携水剂仿真模拟实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体钻井领域，特别涉及一种钻井用携水剂仿真模拟实验装置。
【背景技术】
[0002]现在石油钻井工程作业中，气体钻井一种重要的施工方式。而在气体钻井作业中，如何解决井下出水问题，至关重要。很多相关施工作业，由于不能很好解决井下出水问题而被迫中止，造成很大经济损失，优良的携水剂，及时将井下出水携出井口，保证钻井工程顺利进行，就具有非常重要的意义。
[0003]目前，国内外针对气体钻井处理剂的研宄多集中于雾化、泡沫钻井液甚至转化成常规钻井液时的处理剂的研宄，而针对空气钻井地层出水时，具有井眼携水和干燥功能的携水剂研宄则鲜见报道，而相对应的评价方法和模拟实验装置的研宄尚属空白。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种钻井用携水剂仿真模拟实验装置。利用该装置，可以在模拟气体钻井现场的工作条件下，直接检测携水剂的携水性能优劣，可用以优选出符合施工要求的气体钻井施工作业方案，达到科学合理、经济适用的目的；同时，也为携水剂的研宄、改进、生产及质量控制，提供科学依据。
[0005]为此，本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种钻井用携水剂仿真模拟实验装置，包括支架、底座、模拟外井筒、模拟内井筒、注水喷头、防堵部件、加料容器、承接容器、气体加压泵和数据处理器，所述支架固定在底座上，支架上安装有调节轮，所述模拟外井筒下端连通所述防堵部件并固定于所述支架上，中心设有通孔的注水喷头套装并固定于所述模拟外井筒的外侧下部且通过连接管线与输液泵连通用于向模拟外井筒内注水，所述模拟外井筒上部设置有井口固定装置，通过井口固定装置固定有伸入模拟外井筒的模拟内井筒，所述加料容器安装于模拟内井筒顶端，所述气体加压泵通过管线与模拟内井筒连接，所述承接容器与模拟外井筒上部通过管线连接，所述连接管线上均设有传感器。
[0007]依据试验需要，确定所述模拟外井筒和所述模拟内井筒的内径和长度尺寸，将具有一定尺寸的模拟外井筒安装在支架上，所述调节轮可以调节模拟外井筒的倾斜角度，并调至与实际钻井时倾斜角度相同。
[0008]所述模拟外井筒上部设置的井口固定装置可以选取法兰等固定部件，以固定伸入模拟外井筒内的模拟内井筒，使模拟内井筒固定悬于模拟外井筒内腔中。
[0009]所述加料容器可以定时定量添加试验样品。
[0010]所述承接容器内设有计量仪表。承接容器用以收集排出的混合流体，并由计量仪表检测出分离液体和固相物料的含量。
[0011]所述注水喷头为中空圆柱形，紧贴于模拟外井筒外壁并固定，模拟外井筒外壁上打有与注水喷头一致的注水孔，保证向模拟外井筒与模拟内井筒之间的空隙处均匀加注试验用水。
[0012]所述防堵部件用以防止试验物料在模拟井筒下部发生沉积堵塞；
[0013]所述气体加压泵输送的气体流量一般为O?50mVh，压力为O?2.0MPa。所述输液泵输送的液体流量一般为O?10m3/h，压力为O?2.0MPa，根据不同携水剂设定不同压力和温度参数。其中，气体加压泵和输液泵内均设有控制装置，可根据实验需要对其输送的气体流量和液体流量进行调节和控制。其中，所述输液泵内还设有温度传感器，可以检测输送液体的温度。
[0014]所述气体加压泵与模拟内井筒连接管线上设有注气压力传感器，所述承接容器与模拟外井筒连接管线上设有排放压力传感器，所述输液泵与注水喷头连接管线上设有注水压力传感器，用于测定管路中输送气体或液体的压力。
[0015]上述各种压力传感器和流量传感器所测得的数据可以通过数据处理器采集、处理、显示和输出。
[0016]所述模拟外井筒和所述模拟内井筒采用透明材料制成。其中所述透明材料可以选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料树脂(ABS)等。采用透明材料制作的模拟外井筒和模拟内井筒可以直接观察试验过程的状态变化，便于对实验进行观察和控制。
[0017]本实用新型的有益效果是:利用该装置测定的实验结果，可以在模拟气体钻井现场的工作条件下，直接检测携水剂的携水性能优劣，可用以优选出符合施工要求的气体钻井施工作业方案，达到科学合理、经济适用的目的；同时，也为携水剂的研宄、改进、生产及质量控制，提供科学依据。
[0018]说明书附图
[0019]图1是本实用新型的钻井用携水剂仿真模拟实验装置的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的钻井用携水剂仿真模拟实验装置的结构进行详细说明。
[0021]如图1所示，该钻井用携水剂仿真模拟实验装置，包括支架2、底座3、模拟外井筒
4、模拟内井筒5、注水喷头6、防堵部件7、加料容器8、承接容器15、气体加压泵16和数据处理器17，所述支架2固定在底座3上，支架2上安装有调节轮1，所述模拟外井筒4下端连通所述防堵部件7并固定于所述支架2上，中心设有通孔的注水喷头6套装并固定于所述模拟外井筒4外侧下部且通过连接管线与输液泵10连通用于向模拟外井筒4内注水，所述模拟外井筒4上部设置有井口固定装置，通过井口固定装置固定有伸入模拟外井筒4的模拟内井筒5，所述加料容器8安装于模拟内井筒5顶端，所述气体加压泵16与模拟内井筒5管线连接，所述承接容器15与模拟外井筒4上部管线连接。
[0022]气体加压泵16与模拟内井筒5连接管线上设有注气压力传感器12和流量传感器13，所述承接容器15与模拟外井筒4连接管线上设有排放压力传感器11，所述输液泵10与注水喷头连接管线上设有注水压力传感器9，所述承接容器15内设有计量仪表14。
[0023]在本实施例中，模拟外井筒4和所述模拟内井筒5均采用透明材料制成。模拟内井筒5长度为1.5m,内径为50mm，外径为66mm ;模拟外井筒4内径为110mm，外径为130mm。
[0024]该钻井用携水剂仿真模拟实验装置的使用方法如下:
[0025]在加料容器3中预先加入待试验携水剂样品。调整气体加压泵16，向模拟内井筒5输送气体，气体流量6m3/h ;加料容器8按5kg/min速度加入携水剂试验样品；由输液泵10向注水喷头6注入试验用水，初定注水速度为20L/min。输液泵内设置的温度感应器显示注水温度为30°C，混合流体经模拟外井筒4上返排出，经连接管线进入承接容器15，完成试验流程。
[0026]观察混合流体的流动状态，如果气流能够携带吸收水分的携水剂顺利进入承接容器15，可以逐步增加注水流量，直到携水剂由于充分吸水，颗粒密度增加，气流不能将其完全携带进入承接容器15，在模拟外井筒4底部出现沉积物时，停止试验。在试验进行过程中，如果物料沉积流通不畅，或者发生堵塞，压力传感器12压力增加，压力传感器11压力降低，当两者之间的压差达到设定控制值时，模拟试验装置自动停止试验。
[0027]试验结束后，由数据处理系统17输出试验测试结果。依据测试结果中相同实验条件下，不同携水剂在实验终止时注水流量的比较，可以预测在施工作业过程中，能够达到最好的携水效果，有利于防止钻井事故，提高工作效率，保证工程作业的顺利完成。
[0028]在使用该装置进行实验模拟时，实验人员可以根据试验需要，调节气体流量、加料速度和注水流量。
【权利要求】
1.一种钻井用携水剂仿真模拟实验装置，其特征在于，包括支架(2)、底座(3)、模拟外井筒(4)、模拟内井筒(5)、注水喷头￠)、防堵部件(7)、加料容器(8)、输液泵(10)、承接容器(15)、气体加压泵(16)和数据处理器(17)，所述支架⑵固定在所述底座(3)上且所述支架(2)上安装有调节井筒倾斜度的调节轮(I)，所述模拟外井筒(4)下端连通所述防堵部件(7)并固定于所述支架(2)上，中心设有通孔的注水喷头(6)套装并固定于所述模拟外井筒(4)的外侧下部且通过连接管线与输液泵(10)连通用于向模拟外井筒(4)内注水，所述模拟外井筒(4)上部设有井口固定装置，所述模拟内井筒(5)伸入所述模拟外井筒(4)中并通过井口固定装置使所述模拟内井筒悬于模拟外井筒内部使二者之间留有空隙，所述加料容器(8)安装在模拟内井筒(5)顶端，所述气体加压泵(16)通过连接管线与模拟内井筒(5)连通，所述承接容器(15)通过连接管线与模拟外井筒(4)上部连通，所述连接管线上均设有传感器，所述数据处理器(17)用于采集所述装置模拟实验中的数据信息。
2.根据权利要求1所述的钻井用携水剂仿真模拟实验装置，其特征在于，所述气体加压泵(16)与模拟内井筒(5)连接管线上设有注气压力传感器(12)和流量传感器(13)，所述承接容器(15)与模拟外井筒(4)的连接管线上设有排放压力传感器(11)，所述输液泵(10)与注水喷头的连接管线上设有注水压力传感器(9)，所述承接容器(15)内还设有计量仪表(14)，所述注气压力传感器(12)、流量传感器(13)、排放压力传感器(11)、注水压力传感器(9)、计量仪表(14)的数据信息由数据处理器(17)采集。
3.根据权利要求1所述的钻井用携水剂仿真模拟实验装置，其特征在于，所述气体加压泵(16)内还设有控制装置，控制输送的气体流量为O?50m3/h，压力为O?2.0MPa0
4.根据权利要求1所述的钻井用携水剂仿真模拟实验装置，其特征在于，所述输液泵(10)内还设有控制装置，控制输送的液体流量为O?10m3/h，压力为O?2.0MPa0
5.根据权利要求1所述的钻井用携水剂仿真模拟实验装置，其特征在于，所述模拟外井筒⑷和所述模拟内井筒(5)采用透明材料制成。
【文档编号】G01N33/00GK204188592SQ201420625309
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】郭宝利, 刘大伟, 赵世军, 王爱玲, 胡毅, 孟振期, 李 浩 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司