[发明专利]一种无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置

说明书

一种无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，包括泥浆罐、泥浆泵、泥浆输入管线、水罐、井口吸入模块、水下举升泵、泥浆返回管线和PLC控制系统；所述泥浆罐设有出液口和回液口，其中出液口与泥浆泵的输入端口连接；泥浆泵的输出端口通过泥浆输入管线连接井口吸入模块的进浆口；所述井口吸入模块和水下举升泵置于水罐中，在井口吸入模块上设有出浆口，所述出浆口与水下举升泵的输入端口连接；所述水下举升泵输出端口通过泥浆返回管线和泥浆罐的回液口连通；所述泥浆泵和水下举升泵均由变频电机驱动。本发明通过模拟无隔水管钻进过程，为不同的井口液位识别及控制技术、海底泵举升能力及泥浆循环流体力学等分析提供了实验平台。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其是一种适于无隔水管泥浆闭路循环钻井技术的实验装置。

背景技术

海洋钻探是获取海底地层信息最直接的方法，也是海洋资源勘查最主要的手段之一。目前海洋钻探主要分为开路钻井和隔水管钻井两类，开路钻井时，泥浆不实现循环，而是直接排入大海，其缺点是泥浆消耗量巨大，不仅会导致高昂的钻井成本，还会造成对海洋环境的污染；隔水管钻井是通过下入隔水管将海底井口与钻井平台相连，建立泥浆循环通道，其缺点是隔水管造价昂贵，并且易受海浪洋流等因素影响，作业过程中风险较大。

为了解决上述开路钻井和隔水管钻井存在的问题，无隔水管泥浆闭路循环钻井技术作为一种新兴海洋钻探技术被研发，其核心内容是在开路钻井基础上，下放小直径管线连接井口与钻井平台，建立泥浆上返通道，并通过海底泵将泥浆从海底井口举升至钻井平台。虽然从理论上讲，无隔水管泥浆闭路循环钻井技术结合了开路钻井技术与隔水管钻井技术的优点，解决了钻井成本高、污染海洋环境及作业风险大的问题，但是目前针对无隔水管泥浆闭路循环钻井关键技术研究相对较少，使其难以被推广应用，因此亟待研发一种无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置。

发明内容

本发明提供一种无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，旨在通过模拟无隔水管钻进过程，为不同的井口液位识别及控制技术、海底泵举升能力及泥浆循环流体力学等分析提供实验平台。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，包括泥浆罐、泥浆泵、泥浆输入管线、水罐、井口吸入模块、水下举升泵、泥浆返回管线和PLC控制系统；所述泥浆罐和水罐均置于水平面上，泥浆罐设有出液口和回液口，其中出液口与泥浆泵的输入端口连接；所述泥浆泵的输出端口通过泥浆输入管线连接井口吸入模块的进浆口；所述井口吸入模块和水下举升泵置于水罐中，在井口吸入模块上设有出浆口，所述出浆口与水下举升泵的输入端口连接；所述水下举升泵输出端口通过泥浆返回管线和泥浆罐的回液口连通；所述泥浆泵和水下举升泵均由变频电机驱动；所述PLC控制系统包括一组传感器和处理器，所述传感器输出端与处理器的输入端连接，所述处理器的输出端连接泥浆泵和水下举升泵的变频电机控制器。

上述无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，所述井口吸入模块通过底座固定在水罐中，所述进浆口布置在井口吸入模块的底部，所述出浆口布置在井口吸入模块的侧壁上；在进口吸入模块内设有导流罩和传感器支架，所述传感器支架固定在导流罩上，在传感器支架上设置若干传感器安装口。

上述无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，所述导流罩由顶盖、侧壁板和环状底板组成；所述环状底板固定在井口吸入模块底部，沿环状底板周边布置一组侧壁板，相邻两个侧壁板之间形成泥浆流过通道；所述顶盖与侧壁板上端固定装配，在顶盖上设有一组泥浆过流孔。

上述无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，所述井口吸入模块的外侧壁上对称设置两组支臂，在每一组支臂上安装摄像头支架，在摄像头支架上安装水下摄像头。

上述无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，在所述泥浆罐的出液口和回液口处均设置流量阀。

上述无隔水管泥浆闭路循环钻井技术实验装置，在所述泥浆输入管线、泥浆返回管线上均设置流量计。