[发明专利]深水气侵模拟实验装置及气侵判断方法

说明书

本发明公开一种深水气侵模拟实验装置及气侵判断方法，该装置包括：容纳池，注入管汇；注入管汇中设置有注液流量检测件；循环泵；上端与注入管汇相连通的模拟钻杆；套设在模拟钻杆外部的模拟隔水管，模拟钻杆与模拟隔水管之间形成第一环形间隙；模拟井筒，套设在模拟钻杆的外部，上端与模拟隔水管下端密封连接，模拟井筒与模拟钻杆之间形成第二环形间隙，模拟隔水管、模拟井筒中至少一个能沿着轴向改变长度；流量检测组件，用于检测第一环形间隙、第二环形间隙中的流量；气体管汇，一端与模拟钻杆的下端相连通，另一端连接有气源，气体管汇设置有开关阀和气体流量检测件。本发明能进行不同水深的深水气侵模拟实验,并能指导识别气侵。

技术领域

本发明涉及海洋深水钻探技术领域，特别涉及一种深水气侵模拟实验装置及气侵判断方法。

背景技术

为了增加海洋油气的勘探开发区域面积，寻求更多的油气发现，海洋石油的勘探与开发作业也逐渐由浅海近海区域转向深海远海区域。海洋深水钻井，一般指海上作业水深超过900米的钻井。目前，海洋深水钻完井作业面临的一大问题即为深水带来的井控问题。深水作业相对于陆地、浅水作业气侵情况发现的更慢，井控难度更高。

气侵是在深海钻井过程中尤为棘手的问题。及时的气侵监测可为深水现场井控作业提供大量的安全时间余量，为现场挽回甚至是避免大量的经济、人员的损失。而当前现场的气侵监测常常无法为井控作业提供保障，气侵监测严重滞后。

由于气体有压缩和膨胀的特性，气体侵入钻井液后，在井底时因受上部液柱的压力影响，气体体积很小；随着钻井液循环上返，气体上升速度越来越大，气体所受液柱压力也会逐渐减小，气体体积就逐渐膨胀增大；特别是气体接近地面时气体膨胀就很快增大。因此，即使返到地面的钻井液气侵很厉害，形成很多气泡，密度降低很多，但钻井液柱压力减小的绝对值仍是很小的。举例而言，即使地面气侵钻井液密度只有原钻井液密度的一半，钻井液柱压力减小值也未超过0.4Mpa。

在钻井过程中，若无法有效监测到气侵并采取有效的除气措施，就会反复将气侵钻井液泵入井内，使钻井液气侵的程度更加严重，造成井底压力不断降低，就有出现溢流或井喷的危险。

综上，为了保证深水油气田安全开发，急需开展不同水深的深水油气田气侵模拟实验，确定深水油气田气侵时井筒内的流动模式，为深水井钻井安全控制提供参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水气侵模拟实验装置及气侵判断方法，能进行不同水深的深水气侵模拟实验，能准确识别气侵，并确定深水油气田气侵时井筒内的流动模式，为深水井钻井安全控制提供参考。

本发明实施方式中的具体技术方案是：

一种深水气侵模拟实验装置，包括：容纳池，用于容纳钻井液；注入管汇，其一端伸入所述容纳池中；所述注入管汇中设置有注液流量检测件；循环泵，设置在所述注入管汇中，用于将所述容纳池中的钻井液向外泵出提供动力；模拟钻杆，所述模拟钻杆的上端与所述注入管汇相连通；模拟隔水管，所述模拟隔水管套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟钻杆与所述模拟隔水管之间形成第一环形间隙；模拟井筒，所述模拟井筒套设在所述模拟钻杆的外部，所述模拟井筒上端与所述模拟隔水管的下端密封连接，所述模拟井筒与所述模拟钻杆之间形成第二环形间隙，所述模拟隔水管、模拟井筒中至少一个能沿着轴向改变长度；流量检测组件，至少包括：设置在靠近所述模拟隔水管下端和靠近所述模拟井筒下端的流量计；气体管汇，所述气体管汇的一端与所述模拟钻杆的下端相连通，另一端连接有气源，所述气体管汇设置有开关阀和气体流量检测件。

在一个优选的实施方式中，所述模拟隔水管包括相套接的第一模拟子隔水管和第二模拟子隔水管，所述第一模拟子隔水管和所述第二模拟子隔水管沿着轴向的重叠位置设置有第一密封件，所述第一密封件上设置有第一固定件，所述第一模拟子隔水管与所述第二模拟子隔水管能沿着轴向相对移动。