[发明专利]一种水合物钻井溢流模拟监测实验装置

摘要

本发明属于海洋油气开发技术领域，涉及一种水合物钻井溢流模拟监测实验装置，根据几何相似性和动力相似性原理设计井筒，钻井液储存罐用来提供实验过程中的流体，储气罐、气体压缩机用来提供实验过程中的气体，钻杆在无加热条件下的搅拌作用加速水合物的生成，打开钻杆上的加热器使水合物发生分解，监测水合物随钻井液在井筒和环空循环流动下的状态，根据收集到的水合物生成和分解的数据，确定多普勒信号与截面含气率之间的定量对应关系，实现水合物钻井的溢流早期监测；其结构简单，易于组装，整个循环过程清晰，便于实验操作的进行。

主权项

1.一种水合物钻井溢流模拟监测实验装置，其特征在于主体结构包括井筒模拟系统、信号监测系统、钻井液循环系统、水合物生成分解系统和计算机信息处理系统五个功能部分，其中井筒模拟系统包括有机玻璃内管、有机玻璃外管、内旋转电机、钻杆和单向阀，信号监测系统包括多普勒信号发生器、多普勒信号接收器和超声波多普勒检测仪，钻井液循环系统包括钻井液储存罐、柱塞泵、钻井液流量计和钻井液循环管路压力计，水合物生成分解系统包括气瓶、储气罐、气体压缩机、气体流量计、泄压阀、冷水处理系统、注水口、安全阀、反应器、温度计、生成管路压力计、加热器、减压阀、分解管路压力计和集气瓶，计算机信息处理系统包括控制机柜和计算机；有机玻璃内管用于模拟钻柱，有机玻璃外管用于模拟套管，有机玻璃外管套装在有机玻璃内管外侧，有机玻璃内管的上部与单流阀相连接，内旋转电机的上方与单流阀连接，下方与钻杆连接，内旋转电机提供旋转动力带动钻杆转动来模拟井下钻进过程；单向阀控制钻井液只能从上往下流；有机玻璃外管左边的上下部分别安装一个阀门，钻井液通过上部的阀门回到钻井液储存罐；多普勒信号发生器和多普勒信号接收器安装在有机玻璃外管内侧并处在一条延长线上，多普勒信号发生器和多普勒信号接收器的安装角度与井筒呈60°角，多普勒信号接收器与超声波多普勒检测仪相连接；钻井液储存罐分别与有机玻璃外管左边上部的阀门和柱塞泵连接，连接柱塞泵和单流阀之间的管道上安装有钻井液流量计和钻井液循环管路压力计；含有水合物生成气的气瓶依次与储气罐、冷水处理系统、气体流量计、气体压缩机和反应器相连接，储气罐和冷水处理系统的底部均安装泄压阀，反应器的顶部设有注水口，注水口的一侧安装安全阀，另一侧安装温度计和生成管路压力计，反应器与井筒模拟系统的下部管路连通，井筒模拟系统的上部与集气瓶管路连接，井筒模拟系统与集气瓶之间的管路上依次安装减压阀和分解管路压力计，钻杆的下方安装加热器，加热器的数量根据实际实验要求确定，控制机柜分别与钻井液流量计、钻井液循环管路压力计、气体流量计、温度计、生成管路压力计和分解管路压力计连接，计算机与控制机柜连接，控制机柜控制压力计、流量计的大小，计算机实时显示数据。