專利名稱：一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在石油天然氣鉆井中模擬循環(huán)泡沫鉆井用的一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置。
背景技術(shù)：
泡沫流體技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，國內(nèi)在80年代開始泡沫流體鉆井技術(shù)的研究和應(yīng)用，并相繼在新疆、勝利、遼河、大慶、長慶、四川等油田取得現(xiàn)場實踐。泡沫流體由于具有與普通流體不同的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，與常規(guī)泥漿鉆井相比，泡沫鉆井具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)1、提高鉆速，延長鉆頭的使用壽命；2、鉆井液漏失量低，可減少地層損害；3、攜巖能力強(qiáng)，能有效地清除井底巖屑；4、油氣顯示明顯；5、粘度高、靜液柱壓力低、可大大減少地層漏失。因此，泡沬鉆井技術(shù)在低壓、低滲油氣藏和易漏地層應(yīng)用較多，是實現(xiàn)欠平衡鉆井保護(hù)低壓油氣藏的最有效的方法之一，隨著新老油田的開發(fā)，以泡沫作循環(huán)介質(zhì)的鉆井作業(yè)會不斷增加。
目前的泡沫鉆井工藝存在泡沫一次性使用量大，返出的泡沫易污染環(huán)境等問題，不僅增加泡沫鉆井成本，而且不利于泡沬鉆井技術(shù)的推廣應(yīng)用。泡沫流體循環(huán)利用已成為國內(nèi)外共同關(guān)注的技術(shù)難題，制約此技術(shù)的"瓶頸"問題在于難以找到一種高效、快速消除從井口返出的大量泡沫的有效方法。目前常用的消泡法包括物理消泡法；機(jī)械消泡法；化學(xué)消泡法和自然消泡法等四種，它們在消除泡沬的同時都存在不足。物理消泡不能處理大量泡沬，只適用于某些應(yīng)急措施；機(jī)械消泡不僅需要附加設(shè)備，而且消泡率不高；化學(xué)消泡法施工簡單、消泡率高，但消泡劑耗量大，成本偏高；自然消泡占地面積大、消泡時間長。
專利CN200510078221.1介紹了鉆井泡沫循環(huán)利用方法，將返至井口的泡沬直接導(dǎo)入密閉循環(huán)系統(tǒng)，在密閉條件下清除其中的巖屑，然后利用泡沫增壓系統(tǒng)對其進(jìn)行增壓，使其壓力達(dá)到需要的值，最后再使其進(jìn)入入井管匯、實現(xiàn)循環(huán)利用。此外還有采用機(jī)械法消泡的專利介紹。由于目前缺乏在室內(nèi)模擬循環(huán)泡沫鉆井用的實驗裝置，所以研究在室內(nèi)模擬循環(huán)泡沫鉆井用的實驗裝置對泡沬鉆井工藝技術(shù)發(fā)展，找出最佳的消泡方法具有重要意義。
實用新型內(nèi)容
本實用新型目的在于提供一種模擬循環(huán)泡沫鉆井用的實驗裝置，為研究泡沫鉆井工藝提供實驗數(shù)據(jù)及理論基礎(chǔ)。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是 一種可循環(huán)泡沬模擬實驗裝置由基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)連接構(gòu)成，其通過基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)相連形成閉合的整體實驗系統(tǒng)。
所述基液添加系統(tǒng)由泡沬基液罐、截止閥、計量泵、孔板流量計依序安裝組成；所述供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)、放空閥、貯氣罐、截止閥、轉(zhuǎn)子流量計、截止閥依序連接安裝組成；通過基液添加系統(tǒng)與供氣系統(tǒng)形成氣液混合流，進(jìn)入泡沫發(fā)生器；泡沫發(fā)生器出口端安裝有壓力表和截止閥；通過調(diào)節(jié)進(jìn)入泡沫發(fā)生器的氣液比和壓力，可實現(xiàn)模擬泡沫鉆井的壓力環(huán)境的目的。
所述泡沬加熱系統(tǒng)由電纜伴熱管、熱電偶溫度計、截止閥、泡沬取樣器連接組成泡沫取樣器的出口端安裝有壓力表和截止閥；通過調(diào)節(jié)電纜伴熱管溫度可以達(dá)到模擬井下高溫環(huán)境的目的，泡沫取樣器可用來實時監(jiān)測泡沫質(zhì)量、半衰期、溫度、壓力、密度等參數(shù)。
所述機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)是在機(jī)械消泡裝置的頂部安裝有噴淋管，從消泡劑儲罐中泵送出的消泡劑，通過噴淋管均勻噴灑到泡沬上，達(dá)到化學(xué)消泡的目的；機(jī)械消泡裝置的兩端對稱安裝有破泡噴嘴，泡沫流體通過破泡噴嘴噴出，利用其沖擊力、剪切力及產(chǎn)生負(fù)壓來實現(xiàn)機(jī)械消泡，通過改變破泡噴嘴的噴嘴數(shù)量和孔徑，可以調(diào)節(jié)機(jī)械消泡裝置的消泡效率。
所述化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)是從泡沫基液罐分流出部分基液，經(jīng)截止閥、離心泵進(jìn)入消泡劑儲罐，化學(xué)消泡劑和泡沫基液在消泡劑儲罐中經(jīng)過攪拌充分混均后，由離心泵、截止閥和壓力表進(jìn)入噴淋管，由此構(gòu)成化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)；
通過從泡沫基液罐中引入部分基液將消泡劑稀釋，然后從噴淋管進(jìn)入機(jī)械消泡裝置，在機(jī)械消泡裝置中實現(xiàn)化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡。
破泡后的液體從機(jī)械消泡裝置底部，經(jīng)離心泵、截止閥，回流到泡沬基液罐，實現(xiàn)泡沫的循環(huán)利用。
本實用新型的有益效果是1、通過監(jiān)測取樣器出口泡沬質(zhì)量、半衰期、溫
4度、壓力、密度等參數(shù)，可實現(xiàn)泡沫性能的快速調(diào)節(jié)，達(dá)到模擬井下高溫高壓
環(huán)境的目的；2、模擬實驗裝置充分利用化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡的增效作用，克服單一消泡法消泡效率不足的缺點(diǎn)，有利于實現(xiàn)泡沫的循環(huán)利用。


附圖1為本實用新型可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置的工藝流程示意圖。圖中1.泡沫基液罐，2.截止閥，3.計量泵，4.孔板流量計，5.空壓機(jī)，6.放空閥，7.貯氣罐，8.截止閥，9.轉(zhuǎn)子流量計，IO.截止闊，ll.泡沫發(fā)生器，12.出口端的壓力表，13.截止閥，14.電纜伴熱管，15.熱電偶溫度計，16.截止閥，17.泡沫取樣器，18.出口端的壓力表，19.截止閥，20.機(jī)械消泡裝置，21.破泡噴嘴，22.噴淋管，23.壓力表，24.截止閥，25.計量泵，26.消泡劑儲罐，27.離心泵，28.截止閥，29.離心泵，30.截止閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。本實用新型一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置由基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)連接構(gòu)成，其通過基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)相連形成閉合的整體實驗系統(tǒng)。
所述基液添加系統(tǒng)由泡沫基液罐l、截止閥2、計量泵3、孔板流量計4依序安裝組成；所述供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)5、放空閥6、貯氣罐7、截止閥8、轉(zhuǎn)子流量計9、截止閥10依序連接安裝組成；通過基液添加系統(tǒng)與供氣系統(tǒng)形成氣液混合流，進(jìn)入泡沫發(fā)生器ll;泡沫發(fā)生器ll出口端安裝有壓力表12和截止閥13;通過調(diào)節(jié)進(jìn)入泡沬發(fā)生器11的氣液比和壓力，可實現(xiàn)模擬泡沫鉆井的壓力環(huán)境的目的。
所述泡沫加熱系統(tǒng)由電纜伴熱管14、熱電偶溫度計15、截止閥16、泡沫取樣器17連接組成泡沫取樣器17的出口端安裝有壓力表18和截止閥19;通過調(diào)節(jié)電纜伴熱管14的溫度可以達(dá)到模擬井下高溫環(huán)境的目的，泡沫取樣器17可用來實時監(jiān)測泡沫質(zhì)量、半衰期、溫度、壓力、密度等參數(shù)。
所述機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)是在機(jī)械消泡裝置20的頂部安裝有噴淋管22，從消泡劑儲罐26中泵送出的消泡劑，通過噴淋管22均勻噴灑到泡沬上，達(dá)到化學(xué)
5消泡的目的；機(jī)械消泡裝置20的兩端對稱安裝有破泡噴嘴21，泡沫流體通過破泡噴嘴21噴出，利用其沖擊力、剪切力及產(chǎn)生負(fù)壓來實現(xiàn)機(jī)械消泡，通過改變破泡噴嘴21的噴嘴數(shù)量和孔徑，可以調(diào)節(jié)機(jī)械消泡裝置20的消泡效率。
所述化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)是從泡沫基液罐1分流出部分基液，經(jīng)截止閥28、離心泵27進(jìn)入消泡劑儲罐26，化學(xué)消泡劑和泡沫基液在消泡劑儲罐26中經(jīng)過攪拌充分混均后，由離心泵25、截止閥24和壓力表23進(jìn)入噴淋管22，由此構(gòu)成化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)；通過從泡沫基液罐1中引入部分基液將消泡劑稀釋，然后從噴淋管22進(jìn)入機(jī)械消泡裝置20，在機(jī)械消泡裝置20中實現(xiàn)化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡。破泡后的液體從機(jī)械消泡裝置20底部，經(jīng)離心泵29、截止閥30，回流到泡沫基液罐l，實現(xiàn)泡沫的循環(huán)利用。
工作原理
在泡沫基液罐1中預(yù)先配制一定濃度的穩(wěn)定泡沫，泡沫基液由截止閥2、離心泵3、孔板流量計4進(jìn)入孔隙式泡沫發(fā)生器11，空氣經(jīng)由空壓機(jī)5、貯氣罐7、截止閥8、轉(zhuǎn)子流量計9、截止閥lO進(jìn)入孔隙式泡沬發(fā)生器ll。調(diào)節(jié)氣體流量為1.5mVmin，液體流量為17.81/min，此時氣液比為84.3。從孔隙式泡沫發(fā)生器11出口端的壓力表12和截止閥13流出的泡沫進(jìn)入泡沫加熱系統(tǒng)。經(jīng)電纜伴熱管14加熱后，熱電偶溫度計15測得泡沫溫度為8rC，室內(nèi)測得泡沫取樣器17中泡沫質(zhì)量為86.2%，泡沫半衰期為45min，泡沫取樣器17的出口端壓力表18的讀數(shù)為1.3MPa。
從泡沫取樣器17出口端的壓力表18和截止閥19流出的高溫、高壓泡沬進(jìn)入機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)。機(jī)械消泡裝置20的兩端分別對稱安裝有10個直徑為2mm的噴嘴。
從泡沫基液罐1分流出部分基液，經(jīng)截止閥28、離心泵27進(jìn)入消泡劑儲罐26，在消泡劑儲罐26中添加有化學(xué)消泡劑，化學(xué)消泡劑和泡沫基液在消泡劑儲罐26中經(jīng)過攪拌充分混合后，由計量泵25、截止閥24和壓力表23進(jìn)入噴淋管22，通過噴淋管22將化學(xué)消泡劑均勾噴灑到泡沫上，實現(xiàn)化學(xué)消泡的目的。
測試結(jié)果顯示單一機(jī)械消泡率為60.5%，單一化學(xué)消泡率為85.0°/。，在機(jī)械消泡裝置20中實現(xiàn)化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡，消泡率可達(dá)97.0%，余下的泡沫在機(jī)械消泡裝置20中實現(xiàn)自然消泡。破泡后的液體從機(jī)械消泡裝置20底部，經(jīng)離心泵29、截止閥30，回流到泡沫基液罐l，實現(xiàn)泡沬的循環(huán)利用。
權(quán)利要求1. 一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置由基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于通過基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)相連形成閉合的整體實驗系統(tǒng)；所述機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)是在機(jī)械消泡裝置(20)的頂部安裝有噴淋管(22)，從消泡劑儲罐(26)中泵送出的消泡劑，通過噴淋管(22)均勻噴灑到泡沫上，實現(xiàn)化學(xué)消泡的作用；所述化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)是從泡沫基液罐(1)分流出部分基液，經(jīng)截止閥(28)、離心泵(27)進(jìn)入消泡劑儲罐(26)，化學(xué)消泡劑和泡沫基液在消泡劑儲罐(26)中經(jīng)過攪拌充分混均后，由離心泵(25)、截止閥(24)和壓力表(23)進(jìn)入噴淋管(22)。通過從泡沫基液罐(1)中引入部分基液將消泡劑稀釋，然后從噴淋管(22)進(jìn)入機(jī)械消泡裝置(20)，在機(jī)械消泡裝置(20)中實現(xiàn)化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可循環(huán)泡沬模擬實驗裝置，其特征在于所述基液添加系統(tǒng)由泡沬基液罐(1)、截止閥(2)、計量泵(3)、孔板流量計(4)依序安裝組成；所述供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)(5)、放空閥(6)、貯氣罐(7)、截止閥(8)、轉(zhuǎn)子流量計(9)、截止閥(10)依序連接安裝組成；通過基液添加系統(tǒng)與供氣系統(tǒng)形成氣液混合流，進(jìn)入泡沫發(fā)生器(11);泡沫發(fā)生器(11)出口端安裝有壓力表(12)和截止閥(13);通過調(diào)節(jié)進(jìn)入泡沫發(fā)生器(11)的氣液比和壓力，可實現(xiàn)模擬泡沬鉆井的壓力環(huán)境的目的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可循環(huán)泡沬模擬實驗裝置，其特征在于所述泡沫加熱系統(tǒng)由電纜伴熱管(14)、熱電偶溫度計(15)、截止閥(16)、泡沫取樣器(17)連接組成；泡沬取樣器(17)的出口端安裝有壓力表(18)和截止閥(19);通過調(diào)節(jié)電纜伴熱管(14)的溫度可以達(dá)到模擬井下高溫環(huán)境的目的，泡沬取樣器(17)可用來實時監(jiān)測泡沬質(zhì)量、半衰期、溫度、壓力、密度等參數(shù)。，
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置，其特征在于機(jī)械消泡裝置(20)的兩端對稱安裝有破泡噴嘴(21)，泡沫流體通過破泡噴嘴(21)噴出，利用其沖擊力、剪切力及產(chǎn)生負(fù)壓來實現(xiàn)機(jī)械消泡，通過改變破泡噴嘴(21)的噴嘴數(shù)量和孔徑，可以調(diào)節(jié)機(jī)械消泡裝置(20)的消泡效率。
專利摘要本實用新型涉及在石油天然氣鉆井中模擬循環(huán)泡沫鉆井用的一種可循環(huán)泡沫模擬實驗裝置。它由基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)連接構(gòu)成。其通過基液添加系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、泡沫加熱系統(tǒng)、機(jī)械消泡裝置系統(tǒng)和化學(xué)消泡劑添加系統(tǒng)相連形成閉合的整體實驗系統(tǒng)，實施泡沫循環(huán)利用。有益效果是1.通過監(jiān)測取樣器出口的泡沫質(zhì)量、半衰期、溫度、壓力、密度等參數(shù)，可實現(xiàn)泡沫性能的快速調(diào)節(jié)，達(dá)到模擬井下高溫高壓環(huán)境的目的；2.模擬實驗裝置充分利用化學(xué)與機(jī)械聯(lián)合消泡的增效作用，克服單一消泡法消泡效率不足的缺點(diǎn)，有利于實現(xiàn)泡沫的循環(huán)利用。
文檔編號E21B21/14GK201284636SQ20082014130
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者萬里平, 孟英峰, 李永杰, 浩 陳 申請人:西南石油大學(xué)