专利名称：一种可循环泡沫模拟实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在石油天然气钻井中模拟循环泡沫钻井用的一种可循环泡沫模拟实验装置。
背景技术：
泡沫流体技术始于20世纪50年代，国内在80年代开始泡沫流体钻井技术的研究和应用，并相继在新疆、胜利、辽河、大庆、长庆、四川等油田取得现场实践。泡沫流体由于具有与普通流体不同的独特结构，与常规泥浆钻井相比，泡沫钻井具有以下显著优点1、提高钻速，延长钻头的使用寿命；2、钻井液漏失量低，可减少地层损害；3、携岩能力强，能有效地清除井底岩屑；4、油气显示明显；5、粘度高、静液柱压力低、可大大减少地层漏失。因此，泡沬钻井技术在低压、低渗油气藏和易漏地层应用较多，是实现欠平衡钻井保护低压油气藏的最有效的方法之一，随着新老油田的开发，以泡沫作循环介质的钻井作业会不断增加。
目前的泡沫钻井工艺存在泡沫一次性使用量大，返出的泡沫易污染环境等问题，不仅增加泡沫钻井成本，而且不利于泡沬钻井技术的推广应用。泡沫流体循环利用已成为国内外共同关注的技术难题，制约此技术的"瓶颈"问题在于难以找到一种高效、快速消除从井口返出的大量泡沫的有效方法。目前常用的消泡法包括物理消泡法；机械消泡法；化学消泡法和自然消泡法等四种，它们在消除泡沬的同时都存在不足。物理消泡不能处理大量泡沬，只适用于某些应急措施；机械消泡不仅需要附加设备，而且消泡率不高；化学消泡法施工简单、消泡率高，但消泡剂耗量大，成本偏高；自然消泡占地面积大、消泡时间长。
专利CN200510078221.1介绍了钻井泡沫循环利用方法，将返至井口的泡沬直接导入密闭循环系统，在密闭条件下清除其中的岩屑，然后利用泡沫增压系统对其进行增压，使其压力达到需要的值，最后再使其进入入井管汇、实现循环利用。此外还有采用机械法消泡的专利介绍。由于目前缺乏在室内模拟循环泡沫钻井用的实验装置，所以研究在室内模拟循环泡沫钻井用的实验装置对泡沬钻井工艺技术发展，找出最佳的消泡方法具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种模拟循环泡沫钻井用的实验装置，为研究泡沫钻井工艺提供实验数据及理论基础。
本实用新型所采用的技术方案是 一种可循环泡沬模拟实验装置由基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统连接构成，其通过基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统相连形成闭合的整体实验系统。
所述基液添加系统由泡沬基液罐、截止阀、计量泵、孔板流量计依序安装组成；所述供气系统由空压机、放空阀、贮气罐、截止阀、转子流量计、截止阀依序连接安装组成；通过基液添加系统与供气系统形成气液混合流，进入泡沫发生器；泡沫发生器出口端安装有压力表和截止阀；通过调节进入泡沫发生器的气液比和压力，可实现模拟泡沫钻井的压力环境的目的。
所述泡沬加热系统由电缆伴热管、热电偶温度计、截止阀、泡沬取样器连接组成泡沫取样器的出口端安装有压力表和截止阀；通过调节电缆伴热管温度可以达到模拟井下高温环境的目的，泡沫取样器可用来实时监测泡沫质量、半衰期、温度、压力、密度等参数。
所述机械消泡装置系统是在机械消泡装置的顶部安装有喷淋管，从消泡剂储罐中泵送出的消泡剂，通过喷淋管均匀喷洒到泡沬上，达到化学消泡的目的；机械消泡装置的两端对称安装有破泡喷嘴，泡沫流体通过破泡喷嘴喷出，利用其冲击力、剪切力及产生负压来实现机械消泡，通过改变破泡喷嘴的喷嘴数量和孔径，可以调节机械消泡装置的消泡效率。
所述化学消泡剂添加系统是从泡沫基液罐分流出部分基液，经截止阀、离心泵进入消泡剂储罐，化学消泡剂和泡沫基液在消泡剂储罐中经过搅拌充分混均后，由离心泵、截止阀和压力表进入喷淋管，由此构成化学消泡剂添加系统；
通过从泡沫基液罐中引入部分基液将消泡剂稀释，然后从喷淋管进入机械消泡装置，在机械消泡装置中实现化学与机械联合消泡。
破泡后的液体从机械消泡装置底部，经离心泵、截止阀，回流到泡沬基液罐，实现泡沫的循环利用。
本实用新型的有益效果是1、通过监测取样器出口泡沬质量、半衰期、温
4度、压力、密度等参数，可实现泡沫性能的快速调节，达到模拟井下高温高压
环境的目的；2、模拟实验装置充分利用化学与机械联合消泡的增效作用，克服单一消泡法消泡效率不足的缺点，有利于实现泡沫的循环利用。
附图1为本实用新型可循环泡沫模拟实验装置的工艺流程示意图。图中1.泡沫基液罐，2.截止阀，3.计量泵，4.孔板流量计，5.空压机，6.放空阀，7.贮气罐，8.截止阀，9.转子流量计，IO.截止阔，ll.泡沫发生器，12.出口端的压力表，13.截止阀，14.电缆伴热管，15.热电偶温度计，16.截止阀，17.泡沫取样器，18.出口端的压力表，19.截止阀，20.机械消泡装置，21.破泡喷嘴，22.喷淋管，23.压力表，24.截止阀，25.计量泵，26.消泡剂储罐，27.离心泵，28.截止阀，29.离心泵，30.截止阀。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型一种可循环泡沫模拟实验装置由基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统连接构成，其通过基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统相连形成闭合的整体实验系统。
所述基液添加系统由泡沫基液罐l、截止阀2、计量泵3、孔板流量计4依序安装组成；所述供气系统由空压机5、放空阀6、贮气罐7、截止阀8、转子流量计9、截止阀10依序连接安装组成；通过基液添加系统与供气系统形成气液混合流，进入泡沫发生器ll;泡沫发生器ll出口端安装有压力表12和截止阀13;通过调节进入泡沬发生器11的气液比和压力，可实现模拟泡沫钻井的压力环境的目的。
所述泡沫加热系统由电缆伴热管14、热电偶温度计15、截止阀16、泡沫取样器17连接组成泡沫取样器17的出口端安装有压力表18和截止阀19;通过调节电缆伴热管14的温度可以达到模拟井下高温环境的目的，泡沫取样器17可用来实时监测泡沫质量、半衰期、温度、压力、密度等参数。
所述机械消泡装置系统是在机械消泡装置20的顶部安装有喷淋管22，从消泡剂储罐26中泵送出的消泡剂，通过喷淋管22均匀喷洒到泡沬上，达到化学
5消泡的目的；机械消泡装置20的两端对称安装有破泡喷嘴21，泡沫流体通过破泡喷嘴21喷出，利用其冲击力、剪切力及产生负压来实现机械消泡，通过改变破泡喷嘴21的喷嘴数量和孔径，可以调节机械消泡装置20的消泡效率。
所述化学消泡剂添加系统是从泡沫基液罐1分流出部分基液，经截止阀28、离心泵27进入消泡剂储罐26，化学消泡剂和泡沫基液在消泡剂储罐26中经过搅拌充分混均后，由离心泵25、截止阀24和压力表23进入喷淋管22，由此构成化学消泡剂添加系统；通过从泡沫基液罐1中引入部分基液将消泡剂稀释，然后从喷淋管22进入机械消泡装置20，在机械消泡装置20中实现化学与机械联合消泡。破泡后的液体从机械消泡装置20底部，经离心泵29、截止阀30，回流到泡沫基液罐l，实现泡沫的循环利用。
工作原理
在泡沫基液罐1中预先配制一定浓度的稳定泡沫，泡沫基液由截止阀2、离心泵3、孔板流量计4进入孔隙式泡沫发生器11，空气经由空压机5、贮气罐7、截止阀8、转子流量计9、截止阀lO进入孔隙式泡沬发生器ll。调节气体流量为1.5mVmin，液体流量为17.81/min，此时气液比为84.3。从孔隙式泡沫发生器11出口端的压力表12和截止阀13流出的泡沫进入泡沫加热系统。经电缆伴热管14加热后，热电偶温度计15测得泡沫温度为8rC，室内测得泡沫取样器17中泡沫质量为86.2%，泡沫半衰期为45min，泡沫取样器17的出口端压力表18的读数为1.3MPa。
从泡沫取样器17出口端的压力表18和截止阀19流出的高温、高压泡沬进入机械消泡装置系统。机械消泡装置20的两端分别对称安装有10个直径为2mm的喷嘴。
从泡沫基液罐1分流出部分基液，经截止阀28、离心泵27进入消泡剂储罐26，在消泡剂储罐26中添加有化学消泡剂，化学消泡剂和泡沫基液在消泡剂储罐26中经过搅拌充分混合后，由计量泵25、截止阀24和压力表23进入喷淋管22，通过喷淋管22将化学消泡剂均勾喷洒到泡沫上，实现化学消泡的目的。
测试结果显示单一机械消泡率为60.5%，单一化学消泡率为85.0°/。，在机械消泡装置20中实现化学与机械联合消泡，消泡率可达97.0%，余下的泡沫在机械消泡装置20中实现自然消泡。破泡后的液体从机械消泡装置20底部，经离心泵29、截止阀30，回流到泡沫基液罐l，实现泡沬的循环利用。
权利要求1. 一种可循环泡沫模拟实验装置由基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统构成，其特征在于通过基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统相连形成闭合的整体实验系统；所述机械消泡装置系统是在机械消泡装置(20)的顶部安装有喷淋管(22)，从消泡剂储罐(26)中泵送出的消泡剂，通过喷淋管(22)均匀喷洒到泡沫上，实现化学消泡的作用；所述化学消泡剂添加系统是从泡沫基液罐(1)分流出部分基液，经截止阀(28)、离心泵(27)进入消泡剂储罐(26)，化学消泡剂和泡沫基液在消泡剂储罐(26)中经过搅拌充分混均后，由离心泵(25)、截止阀(24)和压力表(23)进入喷淋管(22)。通过从泡沫基液罐(1)中引入部分基液将消泡剂稀释，然后从喷淋管(22)进入机械消泡装置(20)，在机械消泡装置(20)中实现化学与机械联合消泡。
2. 根据权利要求1所述的一种可循环泡沬模拟实验装置，其特征在于所述基液添加系统由泡沬基液罐(1)、截止阀(2)、计量泵(3)、孔板流量计(4)依序安装组成；所述供气系统由空压机(5)、放空阀(6)、贮气罐(7)、截止阀(8)、转子流量计(9)、截止阀(10)依序连接安装组成；通过基液添加系统与供气系统形成气液混合流，进入泡沫发生器(11);泡沫发生器(11)出口端安装有压力表(12)和截止阀(13);通过调节进入泡沫发生器(11)的气液比和压力，可实现模拟泡沬钻井的压力环境的目的。
3. 根据权利要求1所述的一种可循环泡沬模拟实验装置，其特征在于所述泡沫加热系统由电缆伴热管(14)、热电偶温度计(15)、截止阀(16)、泡沫取样器(17)连接组成；泡沬取样器(17)的出口端安装有压力表(18)和截止阀(19);通过调节电缆伴热管(14)的温度可以达到模拟井下高温环境的目的，泡沬取样器(17)可用来实时监测泡沬质量、半衰期、温度、压力、密度等参数。，
4. 根据权利要求1所述的一种可循环泡沫模拟实验装置，其特征在于机械消泡装置(20)的两端对称安装有破泡喷嘴(21)，泡沫流体通过破泡喷嘴(21)喷出，利用其冲击力、剪切力及产生负压来实现机械消泡，通过改变破泡喷嘴(21)的喷嘴数量和孔径，可以调节机械消泡装置(20)的消泡效率。
专利摘要本实用新型涉及在石油天然气钻井中模拟循环泡沫钻井用的一种可循环泡沫模拟实验装置。它由基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统连接构成。其通过基液添加系统、供气系统、泡沫加热系统、机械消泡装置系统和化学消泡剂添加系统相连形成闭合的整体实验系统，实施泡沫循环利用。有益效果是1.通过监测取样器出口的泡沫质量、半衰期、温度、压力、密度等参数，可实现泡沫性能的快速调节，达到模拟井下高温高压环境的目的；2.模拟实验装置充分利用化学与机械联合消泡的增效作用，克服单一消泡法消泡效率不足的缺点，有利于实现泡沫的循环利用。
文档编号E21B21/14GK201284636SQ20082014130
公开日2009年8月5日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者万里平, 孟英峰, 李永杰, 浩 陈 申请人:西南石油大学