一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置的製作方法

2023-09-16 17:31:55

本實用新型涉及氮氣鑽井技術領域的一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置。

背景技術：

氮氣鑽井是以氮氣代替鑽井液作為循環介質進行的鑽井。氮氣鑽水平井的優勢是：機械鑽速高，保護油氣層，避免井漏和卡鑽等事故的產生。但在氮氣鑽井過程中氣體密度低於在井筒中形成的氣柱壓力時，容易引起地層出水問題。在氮氣鑽井過程中在沒有地層水進入井筒的情況下，環空中的巖屑不會相互結塊，排砂口始終是粉塵，在氣體量足夠的情況下攜巖效果較好。若在氮氣鑽井過程中鑽到地層出水，則會給鑽井帶來卡鑽和井壁垮塌鑽井事故。因此，有必要對氮氣鑽水平井過程中地層出水問題進行深入研究，並研製一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置來對該問題進行研究，為現場實際鑽井過程提供一定的工程實際意義。

技術實現要素：

本實用新型目的是：提供了一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置。

本實用新型所採用的技術方案是：

本實用新型一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置，主要由計算機監測系統、氣體入口、氣體流量計、電磁式空氣泵、接頭、壓力傳感器、溫度傳感器、混合物出口、立式氣液兩相分離器、內管、外管、內管固定環、鑽頭、出水口、液體流量計、液體分流器、球閥、水泵和貯水槽組成。電磁式空氣泵與氣體流量計和氣體入口相連；貯水槽依次與水泵、球閥、液體分流器和液體流量計相連。在接頭下部設有壓力傳感器和溫度傳感器，用於監測整個實驗過程中壓力和溫度的變化；內管和外管採用透明亞克力玻璃製成，承壓能力1MPa；接頭採用可拆卸設計，通過旋轉接頭可根據現場實際工況更換內管和外管的尺寸，從而達到更好的模擬效果。電磁式空氣泵輸出的空氣模擬氮氣，內管模擬實際工況下的鑽杆，外管模擬實際工況下的套管，水模擬實際工況下地層產出水，出水口模擬地層出水的出水位置，鑽頭模擬實際工況下的鑽頭。

本實用新型的優點：使用方便快捷，拆卸簡單，能很好的模擬氮氣鑽水平井過程中地層出水過程，並能準確監測壓力和溫度的變化。

附圖說明

圖1是本實用新型一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置的結構示意圖。

圖中：1.計算機監測系統，2.氣體入口，3.氣體流量計，4.電磁式空氣泵，5.接頭，6.壓力傳感器，7.溫度傳感器，8.混合物出口，9.立式氣液兩相分離器，10.內管，11.外管，12.內管固定環，13.鑽頭，14.出水口，15.液體流量計，16.液體分流器，17.球閥，18.水泵，19.貯水槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，本實用新型一種模擬氮氣鑽水平井地層出水實驗裝置，主要由計算機監測系統1、氣體入口2、氣體流量計3、電磁式空氣泵4、接頭5、壓力傳感器6、溫度傳感器7、混合物出口8、立式氣液兩相分離器9、內管10、外管11、內管固定環12、鑽頭13、出水口14、液體流量計15、液體分流器16、球閥17、水泵18和貯水槽19組成。所述電磁式空氣泵4與氣體流量計3和氣體入口2相連；貯水槽19依次與水泵18、球閥17、液體分流器16和液體流量計15相連。

如圖1所示，具體模擬過程為：首先關閉與水泵18和液體流量計15相連的球閥17，然後開啟電磁式空氣泵4，使氣體通過氣體流量計3計量後從氣體入口2進入內管10，氣體在內管10內從上往下流動，進入水平段後從鑽頭13噴出。在鑽頭13噴出後從環空往上流動，最後氣體從混合物出口8流出並進入立式氣液兩相分離器9。當氣體循環一段時間，且計算機監測系統1上顯示的壓力和溫度穩定後打開水泵18和球閥17，使水通過球閥17後進入液體分流器16流向三個出水口14；通過調節每個出水口14上的小球閥可控制出水量的大小，通過計算機監測系統1上顯示的壓力和溫度變化曲線可清楚的得到整個模擬氮氣鑽水平井過程中地層出水的壓力和溫度的變化情況。當氣體和水一起從混合物出口8流出後進入立式氣液兩相分離器9進行氣液兩相分離，經過分離出的氣體從上部流出，液體從底部流出後流至貯水槽19進行重新循環利用；在整個實驗過程中可通過調節液體分流器16上的球閥開口的大小來控制出水口14流出水量的大小，從而更貼合實際工況來模擬，得到更準確的壓力溫度變化規律，為現場實際工況操作提供參考依據，即模擬過程結束。