[实用新型]一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置

说明书

本实用新型是一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，主要由岩屑供给及回收系统、钻井液循环系统、气体循环系统、钻杆旋转及偏心系统、数据测量及处理系统、温度压力模拟系统组成。用于模拟石油长水平段钻井工况条件，进行气体钻井及常规钻井液钻井岩屑床清除评价实验。本实用新型装置具有可视化观察清除水平井岩屑床效果的能力，通过对比无岩屑床清除工具下的岩屑清除实验，可评价该岩屑床清除工具在不同工况条件下的清岩效果以及对比不同岩屑床清除工具的清岩能力，进而可以评价不同工况条件下岩屑床清岩工具的组合效果。装置可靠性好，且结构较简单，操作方便。

技术领域

本实用新型主要用于模拟石油长水平段钻井工况条件，特别涉及一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置。

背景技术

在钻井工程中，常使用水平井钻井技术增大油气层的裸露面积、提高采收率进一步提高单井产能，为探索低渗透油藏的有效开发手段，进一步形成了长水平段水平井钻井技术。长水平段水平井作为最大储层接触技术(MRC)的一种重要形式，其技术理念是在有限的水平位移范围内实现水平井眼长度最大化，但这也导致长水平段与垂直段工况条件存在较大差异，由于水平段的长度相对较长，钻柱重力的原因使得钻柱平躺在水平段下井壁，形成偏心环空，在钻杆接头尺寸过渡段极易导致岩屑沉降堆积进而形成岩屑床。

随着油气勘探以及钻井作业的不断发展，我国的长水平段水平井的数量不断增加，不论是常规钻井还是气体钻井，水平井段岩屑床问题与其他类型的油气井相比都更为突出。水平段越长，越难清除岩屑,岩屑越容易堆积形成岩屑床。如果不及时采取相应措施，环空岩屑堆积易于造成钻柱高扭矩和高摩阻，粘附卡钻等问题，导致卡钻或井眼报废等严重事故。水平段井能否成功施工，岩屑床能否避免形成或者及时清除是关键。为提高水平井的岩屑床清除效率，降低作业风险和成本，岩屑床清除工具应运而生。目前，岩屑床清除方法大多通过数值仿真进行模拟，其结果对岩屑床清除工具的设计具有一定的指导意义，但仍需现场试验进行评价。岩屑床清除工具实际效果可能与仿真模拟出现较大出入，现场验证实验又耗费人力物力。

因此，急需一种能模拟并能可视化并可靠评价观察水平井岩屑床清除工具清岩效果的实验装置。中国专利CN 207660565 U提供了一种全尺寸定向井钻井液携岩效率评价装置，装置针对于定向井(井斜角往往超过60了)且仅用于评价钻井液的携岩效率。中国专利CN111271013.A公开了一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，可以模拟钻柱旋转的条件下水力清岩的岩屑清除效果模拟装置，但不能对其机械清岩方法作出评价。中国专利CN20443 6291.U公开了一种模拟水平井段机械法清除岩屑床岩屑床清除效果的装置，但该装置不能模拟水平井段的高温高压环境，并且只能模拟单个岩屑床清除工具在固定位置的清岩效果，难以综合评价现场所需岩屑床清除工具的清岩效果。

实用新型内容

鉴于以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种可进行可视化观察和模拟多种工况的水平井岩屑床清除模拟实验装置及评价方法。

为了实现以上实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，该实验装置主要包括岩屑供给及回收系统、钻井液循环系统、气体循环系统、钻杆旋转及偏心系统、数据测量及处理系统、温度压力模拟系统。其特征在于：所述岩屑供给及回收系统由岩屑进料器11、过滤器a29、阀门j31、过滤器b33；所述钻井液系统由变频器a1、循环泵2、储液池30和阀门a3、阀门c5、阀门f10、阀门g22组成；所述气体循环系统由阀门b4、阀门d7、阀门e9、空压机组35及膜制氮机组34组成；所述钻杆旋转及偏心系统由透明井筒12、偏心调节装置15、岩屑床清除工具安装段14、钻杆21和旋转电机20连接组成；所述数据测量及处理系统主要由气体流量计8、液体流量计6、超声波探头13、计算机23、高速摄像机17等组成；所述温度压力系统由压力传感器a24、压力传感器b32、稳压器26、氮气瓶28、阀门h25、阀门i27、透明加热膜18及温度传感器16组成。