[实用新型]水平井水平段动态循环模拟实验装置

说明书

本实用新型公开了一种水平井水平段动态循环模拟实验装置，包括安装架，该安装架上设置有模拟井筒和模拟钻柱，还包括钻井液循环系统、驱动装置、加砂装置和供气装置，驱动装置用于驱动模拟钻柱沿模拟井筒长度方向移动和/或驱动模拟钻柱转动，加砂装置用于在实验时向钻井液冲加砂，供气装置用于在实验时向模拟井筒或模拟钻柱内充气。可充分模拟水平井中水平段内环空循环的动态，模拟各种循环工况，充分观察水平段内岩屑移动速度，岩屑分布情况，并通过测量设备进行量化及后期分析，为实际钻井提供重要理论参数，降低钻井风险。

技术领域

本实用新型属于钻井模拟技术领域，具体涉及一种水平井水平段动态循环模拟实验装置。

背景技术

钻井过程中环空钻井液与岩屑的参数关系，井底冲砂及岩屑返出状况都是影响钻进速度的重要因素，钻井液的性能又是直接的关键因子，特别是在充气钻井中，钻井液的性能参数如密度、粘度等是由液体和充气量共同决定的，故更难把控井底及环空的岩屑动态，不清楚井眼的净化程度，特别是对于水平钻井而言，岩屑极易在水平度发生堆积形成岩屑床，对于实际钻井过程中，存在较大的未知风险，或者造成托压卡钻的钻井事故，现有技术中，也有一些单独模拟岩屑运移的设备，但基本都属于静态模拟，且研究对象单一，难以模拟实际钻井循环过程中复杂井底状况，其实验模拟结果只具片面性，可靠性较低，不能为实际钻井提供可靠有效的综合性钻井数据支撑。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种水平井水平段动态循环模拟实验装置，实现多尺寸、多流态、多角度充气钻井循环过程中，钻井冲砂、携岩、环空返速等参数的综合模拟，为实际钻井提供可靠数据支撑。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种水平井水平段动态循环模拟实验装置，包括水平设置的安装架，该安装架上具有沿其长度方向依次设置的模拟井筒和模拟钻柱，其特征在于：还包括：

钻井液循环系统，用于向模拟井筒和模拟钻柱供给钻井液和进行钻井液的处理；

驱动装置，用于驱动模拟钻柱沿模拟井筒长度方向移动和/或驱动模拟钻柱转动；

加砂装置，其与钻井液循环系统相连，用于在实验时向钻井液中加砂。

采用以上方案，以水平设置的安装架上水平设置的模拟井筒来模拟水平钻井中的水平段，再通过驱动装置充分模拟水平段循环过程中的各种工况，如正划眼、倒划眼、旋转划眼或静止划眼等，实现全工况的动态模拟，通过加砂装置则朝钻井液中加入实验对象，可直观观察井底冲砂，以及砂屑移动情况速度，从而分析岩屑在水平段循环过程中的岩屑分布、运移速度等具体情况，为实际水平段钻进或循环过程提供重要参数支持，具有良好的可靠性。

作为优选：所述钻井液循环系统包括进液管，以及相互连接的泥浆泵和泥浆罐，所述泥浆泵的出口端与进液管连通，所述进液管连接有钻柱进液管、环空进液管和旁通管；

所述钻柱进液管与模拟钻柱的顶端连通，环空进液管与模拟井筒的底端连通，所述模拟井筒的顶端设有回流管，该回流管上设有振动筛，所述振动筛与泥浆罐相连，所述旁通管通过三通阀与回流管相连。

采用以上方案，合理设置管线，防止模拟过程中井筒出现憋压，提高安全系数，同时确保钻井具有良好的钻井液循环系统，通过振动筛可快速回收返出砂砾进行数据记录。

作为优选：还包括用于在实验时向模拟井筒或模拟钻柱内充气的供气装置，所述供气装置包括空压机、储气罐和干燥器，所述干燥器通过管线与环空进液管相连。采用以上方案，可将压缩气体进行干燥之后再送入环空，有利于确保气体流量的准确度，从而提高实验结构的可靠性，同时实现充气钻井循环动态的模拟，可以满足更多井下实际情况需求。