[发明专利]一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法

权利要求书

1.一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：包含油套管模拟模块（2）、高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）、低压洗砂排砂系统（5）和供电系统（6），油套管模拟模块（2）分别与高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）和低压洗砂排砂系统（5）连接，形成三条通路，供电系统（6）为三条通路提供动力电源；

所述油套管模拟模块（2）包含工具升降机构（212）、钻抽砂工具、模拟油管（203）、模拟套管（204）、注砂斗（205）、注水口（206）、溢水口（207）、排砂口（208）和洗砂口（209）；模拟套管（204）套设在模拟油管（203）外，模拟套管（204）与模拟油管（203）之间充有砂液，钻抽砂工具垂直设置在模拟油管（203）内，工具升降机构（212）带动钻抽砂工具在模拟油管（203）内上下移动，模拟油管（203）底部设有进砂缝（213），砂液可由进砂缝进入到模拟油管（203）内，模拟套管（204）管壁上从上至下依次设有溢水口（207）、注水口（206）、注砂斗（205）、排砂口（208）和洗砂口（209）；

在高压注液排液系统形成的通路中，供电线路一（61）将供电系统与启停开关及变频器一（301）和高压往复泵（302）串连，高压往复泵（302）出水端泵口通过高压注液管（311）与压力监测装置一（303）、节流阀一（304）、流量监测装置一（305）和双层连续管（306）的内管依次串连后连接到钻抽砂工具，双层连续管的内管和外管之间的环状空间通过高压排液管（312）与压力监测装置二（309）、流量监测装置二（310）、节流器（307）和采出存储箱（308）依次串连；

在低压注水溢液系统（4）形成的通路中，供电线路二（62）将启停开关及变频器二（401）和水泵（402）串连，水泵（402）泵口通过低压注水管（406）与压力监测装置三（403）、流量监测装置三（407）和三通阀（404）阀口一依次串连，三通阀的阀口二与油套管模拟模块的注水口（206）连接，油套管模拟模块的溢水口（207）通过低压溢液管（411）与溢液排砂箱（405）连接；

在低压洗砂排砂系统（5）形成的通路中，三通阀的阀口三通过低压洗砂管（501）与油套管模拟模块的洗砂口（209）连接，油套管模拟模块的排砂口（208）通过低压排砂管（502）与溢液排砂箱（405）连接。

2.根据权利要求1所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）和低压洗砂排砂系统（5）共用清水箱（7），形成封闭循环系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述模拟油管（203）和模拟套管（204）上部均为钢结构，两者上端通过法兰盘（211）连接，模拟油管（203）和模拟套管（204）下部均为透明有机玻璃。

4.根据权利要求1或2所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述钻抽砂工具由相互连接的钻杆（201）和钻具（202）组成。

5.根据权利要求1所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：还包含框架升降模块（1），框架升降模块（1）至少包含启停开关及变频器三（11）、起下电机及减速器（12）和链轮链条机构（13），工具升降机构（212）与链轮链条机构（13）连接，供电线路三（63）将供电系统与启停开关及变频器三（11）和起下电机及减速器（12）串连，链轮链条机构（13）的链轮轴与起下电机及减速器（12）连接，油套管模拟模块（2）中的钻抽砂工具顶部与工具升降机构（212）连接，起下电机及减速器（12）驱动链轮链条机构（13）转动，工具升降机构（212）带动钻抽砂工具在模拟油管（203）内上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述三通阀（404）的阀口一、阀口二和阀口三分别与节流阀A（408）、节流阀B（409）和节流阀C（410）连接。

7.一种同心双层连续管钻抽砂试验方法，采用权利要求1-6中任意一项所限定的试验系统，其特征在于如下步骤：

①在开始钻抽砂实验之前，工具升降机构（212）带动钻抽砂工具下降到合适位置；

②供电系统供电，启动启停开关及变频器一（301）控制高压往复泵（302）工作，通过压力监测装置一（303）和流量监测装置一（305）获取和传输压力和流量数据，高压往复泵（302）通过高压注液管（311）将动力液注入双层连续管的内管中，双层连续管的内管与钻抽砂工具的驱动马达连接，动力液驱动马达带动钻抽砂工具转动，同时工具升降机构（212）带动钻抽砂工具上下移动，系统开始模拟钻抽；

钻抽砂工具抽出的砂液通过双层连续管内外管之间的环空部分进入到高压排液管（312），排入采出存储箱（308）进行砂处理，完成抽砂；同时压力监测装置二（309）和流量监测装置二（310）进行流量和压力数据的获取和调节；

③在钻抽砂的同时，由供电系统供电，启动启停开关及变频器二（401）控制水泵（402）工作，通过压力监测装置三（403）和流量监测装置三（407）获取管路中压力和流量数据， 同时通过注水口（206）向模拟套管（204）中注入平衡液，平衡液保持钻抽时的液体压力平衡，当液体过多时，会通过溢水口（207）排出进入溢液排砂箱（405）；

④在钻抽砂结束后，关闭三通阀的阀口二，模拟套管（204）的注水口不再进平衡液，打开三通阀的阀口三，启动水泵（402）抽取洗砂液，洗砂液经洗砂口（209）将入到模拟套管（204）底部，对油套管模拟模块（2）中的砂进行清洗，并通过排砂口（208）及低压排砂管（502）排出到溢液排砂箱(405)，将模拟油套管模块清洗干净，以便于下次实验使用。