[发明专利]一种内防喷工具试验的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内防喷工具试验的方法及装置，具体是进行室内模拟气体钻井和常规泥浆钻井过程中内防喷工具冲蚀磨损试验的方法及装置，属于石油天然气钻井装置领域。

背景技术

内防喷工具作为井下工具广泛的使用于石油钻探现场起到防止井涌、井喷的作用，主要包括旋塞阀、箭型止回阀、翻板式浮阀、旁通阀和投入式止回阀。但是，由于钻井介质以及固相岩屑对内防喷工具的冲蚀，导致内防喷工具失效，大大增加了钻井周期和钻井成本，严重的会引起井涌、井喷，甚至导致人员伤亡和油气井报废。然而，冲蚀磨损是复杂的物理过程，目前冲蚀磨损理论还不够完善，国内外相关学者都是对冲蚀磨损的基本现象进行理论解释。而且由于冲蚀磨损的时间周期比较长，目前国内对冲蚀磨损基本规律的研究基本都是基于流场仿真，缺少试验研究。

引起内防喷工具失效的主要原因之一就是钻井介质和固相岩屑对其的冲蚀，很有必要在内防喷工具投入现场使用之前进行相应的室内试验，结合试验数据对内防喷工具进行结构优化和工艺改进，直到满足现场使用要求。本发明提供一种内防喷工具试验的方法及装置，对研究气体钻井和常规泥浆钻井工况下内防喷工具的试验十分重要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种内防喷工具试验的方法及装置。完成室内模拟气体钻井和常规泥浆钻井过程中内防喷工具的冲蚀磨损试验，为内防喷工具的结构优化和工艺改进提供依据。

本发明采用的技术方案包括一种内防喷工具试验的方法和一种内防喷工具试验的装置。

本发明一种内防喷工具试验的方法，包括气体钻井内防喷工具的冲蚀磨损试验和常规泥浆钻井内防喷工具的冲蚀磨损试验。

所述气体钻井内防喷工具的冲蚀磨损试验，其步骤如下：

①试验前检查整套装置的密封性，确保密封完好。将内防喷工具安装在内防喷工具安装位置，通过第一转换接头和第二转换接头可以满足不同扣型和不同长度的内防喷工具的需求；

②开启风机，打开气体控制阀和砂箱，钻井介质从钻井介质入口通过内防喷工具经过钻井介质出口返回到循环装置旋风分离器，所述的旋风分离器用于分离气体和固体，底流的砂子到砂箱重复利用，溢流的气体通过溢流管道和软管排放到水池，减少噪声污染；

③在第二步骤过程中，通过砂箱可以控制砂量和砂的粒径，以便满足不同砂量和砂粒对内防喷工具冲蚀磨损的影响。同时，通过气体控制阀可以控制注气量，以满足不同注气量对内防喷工具冲蚀磨损的影响；

④经过设定的冲蚀时间后，取下内防喷工具，在室内对内防喷工具的易损部件进行SEM照片和电子天平称重，定性和定量的分析内防喷工具的冲蚀磨损率。

所述常规泥浆钻井内防喷工具的冲蚀磨损试验，其步骤如下：

①试验前检查整套装置的密封性，确保密封完好。将内防喷工具安装在内防喷工具安装位置，通过第一转换接头和第二转换接头可以满足不同扣型和不同长度的内防喷工具的需求；

②安装好内防喷工具后，开启泥浆泵和搅拌器，泥浆通过钻井介质入口到内防喷工具，经过钻井介质出口返回到循环罐；

③经过设定的冲蚀时间后，取下内防喷工具，在室内对内防喷工具的易损部件进行SEM照片和电子天平称重，定性和定量的分析内防喷工具的冲蚀磨损率；

本发明一种内防喷工具试验的装置，主要包括风机、气体控制阀、循环装置，所述风机提供模拟气体钻井钻井介质，所述气体控制阀的作用是控制注气量；用于气体和砂子的循环装置包括旋风分离器、砂箱、溢流管道、软管和水池，旋风分离器主要用于气固的分离与循环，所述水池是旋风分离器溢流的气体直接排放于此，减少噪声污染；用于泥浆的循环装置主要包括循环罐和搅拌器。

采用本发明可以实现对不同砂量、砂的粒径、注气量以及不同冲蚀时间下气体钻井中内防喷工具冲蚀磨损率的测定；也可实现对不同泥浆浓度和不同冲蚀时间下常规泥浆钻井中内防喷工具冲蚀磨损率的测定。

本发明的优点：操作简单、可实现不同钻井工况下一种内防喷工具试验的方法，其试验装置结构简单，性能可靠，易于实现。

附图说明

图1是本发明一种内防喷工具试验的方法及装置的试验方法的框图；

图2是本发明一种内防喷工具试验的方法及装置的示意图；

图3是本发明模拟气体钻井过程的示意图；

图4是本发明模拟常规泥浆钻井过程的示意图。