井口设备冲蚀模拟系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探领域，尤其涉及一种井口设备冲蚀模拟系统及方法。
【背景技术】
[0002] 当前，气体欠平衡钻井技术发展十分迅速。具体地，气体欠平衡钻井过程中，会出 现对井口设备冲蚀问题。
[000引现有技术中，为了更好的研究气体欠平衡钻井过程中对井口设备的冲蚀问题，主 要采用计算机仿真的方法来说明冲蚀原因。例如，通过计算机仿真研究气体钻井钻具内气 体冲蚀机理，W及气体钻井中气体携岩对钻杆的冲蚀机理。
[0004] 但是，采用现有技术送种计算机仿真的方法进行研究，与实际作业环境还是有一 定的差异，并不能准确确定出为实际作业生产时对井口设备冲蚀的研究提供可靠的依据真 实原因。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种井口设备冲蚀模拟系统及方法，用于为井口设备冲蚀的研究提供 可靠的依据。
[0006] 本发明第一方面提供一种井口设备冲蚀模拟系统，包括；四通管、钻杆、漏砂管、空 气压缩机；
[0007] 所述四通管包括相连通的直通管和旁通管，所述直通管的上端开口由上堵头密 封，下端开口由下堵头密封，所述下堵头内设有凹腔；
[000引所述钻杆为空必管体，设置在所述直通管内部，且所述钻杆的上端开口与所述上 堵头密封连接；
[0009] 所述上堵头上设有进砂孔和进气孔，所述进气孔和所述进砂孔都与所述钻杆的内 部连通；
[0010] 所述漏砂管设置在所述钻杆内部，且所述漏砂管的顶端穿设在所述进砂孔中，用 于将砂粒导入所述凹腔；
[0011] 所述空气压缩机通过管路与所述钻杆内部连通，用于将空气导入所述凹腔，其中， 所述管路的一端与所述空气压缩机的出口密封连接，所述管路的另一端穿设在所述进气孔 中，所述空气和所述砂粒在所述凹腔内混合后沿着所述直通管内壁和所述钻杆外壁之间的 环空上升并从所述旁通管的开口排出。
[0012] 如上所述，所述系统还包括；定量给料机和仪器控制柜；
[0013] 所述仪器控制柜，与所述定量给料机连接，用于控制所述定量给料机单位时间内 的砂粒流量；
[0014] 定量给料机，用于按照所述仪器控制柜设定的砂粒流量，将砂粒通过所述漏砂管 输入到所述凹腔中。
[0015] 如上所述，所述钻杆底部开口的水平位置低于所述漏砂管底部开口的水平位置。
[0016] 如上所述，所述旁通管的其中一个开口处设有压差变送器，所述压差变送器与皮 巧管连接；
[0017] 所述压差变送器和所述皮巧管测量获取所述旁通管开口处的气体流速。
[0018] 如上所述，所述管路上设有用于调节气体流量的调压阀和用于干燥空气的油水分 贸器。
[0019] 如上所述，所述系统还包括；箱体，所述箱体内置有格栅，所述格栅将所述箱体分 隔为相互隔离的两部分；
[0020] 所述四通管放置于所述格栅的上表面上，所述下堵头的下表面与所述格栅的上表 面接触。
[0021] 如上所述，所述格栅下的箱体部分的上表面面积大于下表面面积；
[0022] 所述箱体的下表面上设有开口，所述开口上设有可开合的封闭装置。
[0023] 本发明第二方面提供一种井口设备冲蚀模拟方法，包括：
[0024] 将砂粒和空气导入四通管的直通管底部所密封连接的下堵头的凹腔内；
[0025] 所述砂粒和空气在所述凹腔内混合后，沿着所述直通管内壁和钻杆外壁之间的环 空上升并从所述四通管的旁通管开口排出；
[0026] 经过预设时间段后，对所述四通管的壁厚进行测量，并将测量结果与所述四通管 的原始壁厚进行比较。
[0027] 如上所述，所述将砂粒和空气导入四通管的直通管底部所密封连接的下堵头的凹 腔内，包括：
[0028] 按照预设气体流量将空气导入所述四通管的直通管底部所密封连接的下堵头的 凹腔内，并按照预设砂粒流量将砂粒导入所述四通管的直通管底部所密封连接的下堵头的 凹腔内。
[0029] 如上所述，所述方法还包括；将空气导入四通管的直通管底部所密封连接的下堵 头的凹腔内的过程中，将所述空气进行干燥。
[0030] 本发明实施例中，井口设备冲蚀模拟系统采用实体装置完全模拟了井口设备被冲 蚀的现场情景，获取的数据可W使研究人员更好的分析获得生产现场产生冲蚀的真实原 因，对油田的现场生产更具有实际意义。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W 根据送些附图获得其他的附图。
[0032] 图1为本发明提供的井口设备冲蚀模拟系统实施例一的结构示意图；
[0033] 图2为本发明提供的井口设备冲蚀模拟系统实施例二的结构示意图；
[0034] 图3为本发明提供的井口设备冲蚀模拟方法实施例一的流程示意图。
【具体实施方式】
[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 图1为本发明提供的井口设备冲蚀模拟系统实施例一的结构示意图，图2为本发 明提供的井口设备冲蚀模拟系统实施例二的结构示意图。
[0037] 如图1、图2所示，该系统包括；四通管1、钻杆2、漏砂管3 W及空气压缩机4。具 体地，
[0038] 参照图2,四通管1包括相连通的直通管11和旁通管12,其中直通管11在竖直 方向上具有上下两个开口：上端开口和下端开口；旁通管12在水平方向上具有左右两个开 口。直通管11的上端开口由上堵头5密封，下端开口由下堵头6密封，其中，所述下堵头6 内设有凹腔61。具体进行模拟实验时，该凹腔61可W用作混砂室。
[0039] 上述钻杆2为空必管体，设置在直通管11内部，且钻杆的上端开口与上堵头5密 封连接。
[0040] 上述上堵头5上设有进砂孔51和进气孔52,上述进砂孔51和进气孔52都与钻杆 2的内部连通。
[0041] 漏砂管3设置在钻杆2的内部，且该漏砂管3的顶端穿设在上述进砂孔51中，用 于将砂粒导入上述凹腔61。
[0042] 上述空气压缩机4通过管路41与钻杆2内部连通，用于将空气导入上述凹腔61。 具体地，管路41的一端与空气压缩机的出口密封连接，该管路41的另一端穿设在上述进气 孔52中。空气压缩机4启动后，空气会顺着管路41流到钻杆2内，沿着钻杆2内壁与漏砂 管3外壁之间的空隙一直流到凹腔61内。
[0043] 实验时，空气和砂粒在凹腔61内混合后沿着上述直通管11的内壁和钻杆2外壁 之间的环空上升并从旁通管12的开口排出。具体地，空气和砂粒混合后，砂粒会在气流的 带动下上升。
[0044] 具体实现过程中，采用本实施例提供的系统进行冲蚀模拟实验，按照预设的流量 让空气和砂粒流入凹腔61内混合，混合后，砂粒在气流的带动下上升，并从旁通管12的开 口排出，预设的时间段后，对四通管1的壁厚进行测量并记录数据，可W获取冲蚀对四通管 壁造成的影响。
[0045] 本实施例中，井口设备冲蚀模拟系统采用实体装置完全模拟了井口设备被冲蚀的 现场情景，获取的数据可W使研究人员更好的分析获得生产现场产生冲蚀的真实原因，对 油田的现场生产更具有实际意义。
[0046] 参照图1，上述系统还包括；定量给料机7和仪器控制柜8,该仪器控制柜8与定量 给料机7连接，用于控制该定量给料机7单位时间内的砂粒流量。同时仪器控制柜8也给 定量给料机7提供电能。
[0047] 定量给料机7,用于按照仪器控制柜8设定的砂粒流量，将砂粒通过漏砂管3输入 到上述凹腔61中。具体地，上述漏砂管3的上端可W密封连接漏斗31，定量给料机7将砂 粒导入漏斗31内，然后砂粒顺着漏砂管3导入到凹腔61内与空气进行混合。其中，漏斗31 可W和漏砂管3通过螺纹连接。
[0048] 具体地，通过上述仪器控制柜8预先设置好单位时间内砂粒的流出量，然后仪器 控制柜8会根据预先设置的单位时间内砂粒的流出量对定量给料机7进行控制。更具体地， 定量给料机7中设有电子称重天平和传送皮带，该电子称重天平会对单位时间内流出的砂 粒进行称重并将重量反馈给仪器控制柜8,同时通过传送皮带将砂粒导入漏砂管3。仪器控 制柜8将电子称重天平反馈的单位时间内流出砂粒的重量和预先设置的单位时间内砂粒 的流出量进行比对，W比对结果作为依据调节定量给料机7中传送皮带的转速，从而控制 单位时间内砂粒的流出量。
[0049] 较优地，为了使砂粒和空气更好的混合，并通过旁通管12排出，如图2所示，上述 钻杆2底部开口的水平位置低于漏砂管3底部开口的水平位置，即钻杆2的底部开口更接 近于凹腔61的底部。优选地，钻杆2底部开口与漏砂管3底部开口的竖直距离大于或等于 1. 2厘米（cm)、小于或等于1. 8cm，当然，并不W此为限，一般地，也可W采用1cm或2cm等。
[0050] 可选地，为了使砂粒和空气更好的混合，上述钻杆2底部开口的水平位置低于所 述直通管11下端开口的水平位置，其上述钻杆2底部开口与直通管11下端开口的竖直距 离大于或等于2毫米（mm)、小于或等于7mm，优选地，一般将钻杆2底部开口与直通管11下 端开口的竖直距离设为5mm。
[0051] 继续参照图1，上述旁通管12的其中一个开口处设有压差变送器9,该压差变送器 9与皮巧管10连接，该压差变送器9与皮巧管10用于测量获取上述旁通管12开口处的气 体流速。具体地，从旁通管12开口处流出的气体依次流过皮巧管10和压差变送器9,皮巧 管10测量获取旁通管12开Π 处的气体流速，由压差变送器9显示出来，进一步地，