一种钻井技术实验系统的制作方法

本实用新型涉及一种钻井技术室内试验系统，尤其涉及一种可以对井筒压力控制钻井技术相关工艺和设备进行室内试验的系统。

背景技术：

常规钻井过程中经常会遇到循环漏失、漏涌并存、酸性气体入侵、储层伤害以及机械钻速太慢等问题。为了解决以上问题，逐渐出现了欠平衡钻井、气体钻井以及控制压力钻井等先进的钻井技术。这些钻井技术已经成为解决老油田的衰竭油气藏、窄压力窗口地层以及各种钻井问题的重要技术。井筒压力控制钻井技术包括欠平衡钻井、气体钻井、控制压力钻井和常规钻井井控技术等多种与井筒压力相关的技术类型。井筒压力控制钻井技术需要对钻井和油藏等各个方面进行对照分析，最终由经济评估结果来决定选择何种形式的井筒压力控制钻井技术。

井筒压力控制钻井技术是正在发展中的综合的钻井技术，无论是提高钻进速度、减少非生产时间还是提高油藏产能，都需要采用井筒压力控制钻井技术和设备来实现安全钻井，达到预定目标。井筒压力控制钻井技术的综合应用在国外已经比较广泛，而在国内还处于起步阶段，对井筒压力控制钻井技术的技术筛选和现场实施都起到了一定的阻碍作用。井筒压力控制钻井技术和设备的研发首先需要进行室内试验模拟，然后再在结构单一、容易处理的井上采用较为简单的设备配置进行现场试验，学习和总结经验之后再进行复杂的试验研究。

因此，为了加快井筒压力控制钻井技术的研发和应用，促进井筒压力控制钻井技术的完善和发展，急需提出一种比较完善的井筒压力控制钻井技术试验系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术的需求，提供一种钻井技术试验系统，完成对井筒压力控制钻井技术相关工艺和设备的室内实验与测试。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种钻井技术试验系统由钻井流体注入循环模拟系统、地层模拟系统和中间系统组成；

钻井流体注入循环模拟系统用于模拟钻井流体注入、循环和返出，主要包括主罐、主泵、阻流装置A、单向阀C、阻流装置B、节流管汇、主回流管线、压力计A和压力计B组成；钻井流体注入循环模拟系统的连接形式为主泵吸入口与主罐连接，主泵出口依次连接阻流装置A、单向阀C 、阻流装置B、节流管汇，节流管汇通过主回流管线连接返回主罐；主泵和阻流装置A之间安装压力计A,单向阀C和阻流装置B之间安装压力计B；

地层模拟系统用于模拟地层压力窗口，主要包括辅助罐、辅助泵、压力计C、节流阀A 、压力计D、节流阀B、辅助回流管线组成；地层模拟系统连接形式为辅助泵吸入口与辅助罐连接，辅助泵出口依次连接节流阀A和节流阀B，节流阀B通过辅助泵回流管线连接返回辅助罐；辅助泵和节流阀A之间安装压力计C,节流阀A和节流阀B之间安装压力计D；

中间系统用于钻井流体注入循环模拟系统与地层模拟系统的连通与隔断，主要包括第一中间通道和第二中间通道；第一中间通道由单向阀A和截止阀A串联组成，第一中间通道的一端与单向阀C和阻流装置B之间的连接管线连通，另一端与辅助泵和节流阀A之间的连接管线连通，第一中间通道的单向阀A的安装方向可以阻止地层模拟系统的流体流向钻井流体注入循环模拟系统；第二中间通道由单向阀B和截止阀B串联组成，第二中间通道的一端与单向阀C和阻流装置B之间的连接管线连通，另一端与节流阀A和节流阀B之间的连接管线连通，第二中间通道的单向阀B的安装方向可以阻止钻井流体注入循环模拟系统的流体流向地层模拟系统。

优选的是所述主泵出口管线安装安全阀A；所述辅助泵出口管线安装安全阀B。

本实用新型的优点是：(1)系统简单，容易实现。(2)压力调节准确方便，可以很好的模拟溢流、井漏以及窄密度窗口等地层条件，从而为井筒压力相关的钻井技术室内试验提供试验和调试条件。

附图说明

图1是本实用新型一种钻井技术试验系统的连接示意图。

图中：1.钻井流体注入循环模拟系统，2.地层模拟系统，3.中间系统，10.主罐，11.主泵，12.安全阀A，13.压力计A，14.阻流装置A，15.单向阀C，16.压力计B，17.阻流装置B，18.节流管汇，19.主回流管线，20.辅助罐，21.辅助泵，22.安全阀B，23.压力计C，24.节流阀A，25.压力计D，26.节流阀B，27.辅助回流管线，30.单向阀A，31.截止阀A，32.单向阀B，33.截止阀B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

一种钻井技术试验系统由钻井流体注入循环模拟系统1、地层模拟系统2和中间系统3组成。

钻井流体注入循环模拟系统1用于模拟钻井流体注入、循环和返出，主要包括主罐10、主泵11、阻流装置A14、单向阀C15、阻流装置B17、节流管汇18、主回流管线19、压力计A13和压力计B16组成；钻井流体注入循环模拟系统1的连接形式为主泵11吸入口与主罐10连接，主泵11出口依次连接阻流装置A14、单向阀C15 、阻流装置B17、节流管汇18，节流管汇18通过主回流管线19连接返回主罐10；主泵11和阻流装置A14之间安装压力计A13,单向阀C15和阻流装置B17之间安装压力计B16。主泵11出口管线安装安全阀A12。

地层模拟系统2用于模拟地层压力窗口，主要包括辅助罐20、辅助泵21、压力计C23、节流阀A24 、压力计D25、节流阀B26、辅助回流管线27组成；地层模拟系统2连接形式为辅助泵21吸入口与辅助罐20连接，辅助泵21出口依次连接节流阀A24和节流阀B26，节流阀B26通过辅助泵回流管线27连接返回辅助罐20；辅助泵21和节流阀A24之间安装压力计C23,节流阀A24和节流阀B26之间安装压力计D25。辅助泵21出口管线安装安全阀B22。

中间系统3用于钻井流体注入循环模拟系统1与地层模拟系统2的连通与隔断，主要包括第一中间通道和第二中间通道；第一中间通道由单向阀A30和截止阀A31串联组成，第一中间通道的一端与单向阀C15和阻流装置B17之间的连接管线连通，另一端与辅助泵21和节流阀A24之间的连接管线连通，第一中间通道的单向阀A30的安装方向可以阻止地层模拟系统2的流体流向钻井流体注入循环模拟系统1；第二中间通道由单向阀B32和截止阀B33串联组成，第二中间通道的一端与单向阀C15和阻流装置B17之间的连接管线连通，另一端与节流阀A24和节流阀B26之间的连接管线连通，第二中间通道的单向阀B32的安装方向可以阻止钻井流体注入循环模拟系统1的流体流向地层模拟系统2。

实验过程中，主泵11从主罐10吸入试验流体然后排出流体依次经过阻流装置A14、单向阀C15 、阻流装置B17、节流管汇18，最后通过主回流管线19返回主罐10；安全阀A12用于保障钻井流体注入循环模拟系统1不超过设定安全压力。阻流装置A14以及阻流装置B17分别用于模拟钻柱内和环空内的压耗，调节阻流装置A14以及阻流装置B17中管线或者阀门的摩阻从而改变钻柱内或者钻井环空内的模拟压耗；压力计A13和压力计B16测量数值分别代表立压和井底压力；节流管汇18可以是井筒压力控制钻井技术专用节流管汇也可以是常规节流管汇；在节流管汇上配套压力计用于套压监测，配套流量计用于钻井流体注入循环模拟系统1流量监测。

辅助泵21从辅助罐20吸入试验流体，辅助泵21排出流体依次经过节流阀A24、节流阀B26，然后通过辅助泵回流管线27返回辅助罐20；安全阀B22用于保障地层模拟系统2不超过设定安全压力。调节节流阀A24和节流阀B26从而改变压力计C23和压力计D25的数值。压力计C23和压力计D25的数值分别代表地层的漏失压力和溢流压力，压力计C23和压力计D25的数值差代表了地层的密度窗口。

当井底压力大于漏失压力时，钻井流体注入循环模拟系统1中的流体会通过第一中间通道漏失到地层模拟系统2；当井底压力小于溢流压力时，地层模拟系统2中的流体会通过第二中间通道溢流到钻井流体注入循环模拟系统1；当井底压力位于溢流压力和漏失压力之间时，钻井流体注入循环模拟系统1中的流体与地层模拟系统2中的流体保持不漏不涌。