[实用新型]一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体钻井技术领域的一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置。

背景技术

气体钻井作为一种高效破岩、清洁、环保的钻井方式被许多油田所应用，其机械钻速比常规钻井有很大的提高，且在钻井过程中保护了储层。但是，当气体钻水平井钻遇地层水时，其井壁稳定性会受到很大的影响，若钻遇强水敏性泥页岩地层，可能出现井壁垮塌、垮塌物瞬时堆积等现象，垮塌形成的泥页岩会在井底迅速形成泥包，严重影响井下安全。在刚钻遇水层时，其出水量是很少的，此时的少量出水对气体钻水平井环空产生的影响方面目前研究的比较少，随着出水量的增加，对环空压力变化的应该规律还有待研究；若能发明一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置进行出水量对环空变化情况实验研究，这将对现场实际开采具有重要意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置，主要由高速摄像机、计算机监测系统、压力传感器、管道接头、气固两相进口、岩屑漏斗、岩屑颗粒、球阀A、气体流量计、空压机、岩屑收集箱、铁丝网、混合物出口、倾斜铁板、内管、外管、流化床干燥器、岩屑收集桶、吊环、钻头、进水口、球阀B、液体流量计、水泵和贮水槽组成。空压机依次与气体流量计、球阀A、岩屑漏斗和气固两相进口相连，贮水槽依次与水泵、液体流量计、球阀B和进水口相连，岩屑收集箱右部设有矩形的铁丝网，下部设有两块倾斜铁板。球阀A和球阀B为两个相同规格的球阀，管道接头采用可拆卸式设计，可根据现场实际工况更换不同直径的管道进行实验；在实验过程中所使用的岩屑颗粒直径为2mm，内管和外管均采用透明耐高压PC材料制成，承压能力2MPa。整个实验过程中空压机提供的气体模拟实际工况下注入井下的气体，岩屑颗粒模拟钻头钻进过程，贮水槽提供的水模拟地层出水工况，内管模拟实际工况下的钻杆，外管模拟实际工况下的套管。

本实用新型的优点：模拟效果好，能很好的模拟地层出水对气体钻井环空影响的过程，实验过程对岩屑颗粒进行重新回收利用节约资源。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置的结构示意图。图中：1.高速摄像机，2.计算机监测系统，3.压力传感器，4.管道接头，5.气固两相进口，6. 岩屑漏斗，7.岩屑颗粒，8.球阀A，9.气体流量计，10.空压机，11.岩屑收集箱，12.铁丝网， 13.混合物出口，14.倾斜铁板，15.内管，16.外管，17.流化床干燥器，18.岩屑收集桶，19.吊环，20.钻头，21.进水口，22.球阀B，23.液体流量计，24.水泵，25.贮水槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟地层出水量对气体钻水平井环空影响的实验装置，主要由高速摄像机1、计算机监测系统2、压力传感器3、管道接头4、气固两相进口5、岩屑漏斗6、岩屑颗粒7、球阀A8、气体流量计9、空压机10、岩屑收集箱11、铁丝网12、混合物出口 13、倾斜铁板14、内管15、外管16、流化床干燥器17、岩屑收集桶18、吊环19、钻头20、进水口21、球阀B22、液体流量计23、水泵24和贮水槽25组成。空压机10依次与气体流量计9、球阀A8、岩屑漏斗6和气固两相进口5相连，贮水槽25依次与水泵24、液体流量计23、球阀B22和进水口21相连，岩屑收集箱11右部设有矩形的铁丝网12，下部设有两块倾斜铁板14。

如图1所示，具体模拟过程为：首先打开空压机10，使气体从空压机10出来后依次通过气体流量计9、球阀A8后，与岩屑漏斗6流出的岩屑颗粒7一起从气固两相进口5进入内管15内部，气体和岩屑颗粒7在内管15内从上往下流动，最终从钻头20流出；当计算机监测系统2内显示的压力趋于稳定后，打开水泵24，使贮水槽25内的水依次经过水泵24加压，液体流量计23和球阀B22后，从进水口21进入外管16。在实验刚开始时，调节球阀 B22开度，使液体流量计23内显示的流量很小，然后慢慢打开球阀B22的开度，在计算机监测系统2内观察压力随着进水量的增大，压力变化情况；气液固三相在环空内往上流动，此时通过高速摄像机1记录了整个实验现象，气液固三相最终从混合物出口13流出，进入岩屑收集箱11进行岩屑颗粒的回收，气体从由上部流出，岩屑颗粒7由下部流出并进入流化床干燥器17进行干燥，最终岩屑颗粒7进入岩屑收集桶18进行重新回收利用，即整个实验模拟过程结束。在整个实验过程中控制进水量最大不能超过0.3m³/h，因为本实验研究是地层出水量较小的条件下对气体钻水平井环空的影响。