專利名稱：用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣井鉆探過程中用及的試驗?zāi)M裝置，具體是一種用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置。
背景技術(shù)：
控壓鉆井是在密閉的井筒內(nèi)以鉆井循環(huán)系統(tǒng)進行井底壓力控制并使井底壓力始終處于微過平衡的鉆井技術(shù)。因而，控壓鉆井技術(shù)對鉆井參數(shù)(包括節(jié)流閥開度、循環(huán)流量、井底壓力、井底溫度等等)的控制精度要求非常高，通過對這些鉆井參數(shù)的精確控制可以輕松、安全的實現(xiàn)鉆進、接單根、起下鉆等操作，減少井涌、井漏等復(fù)雜的鉆井情況發(fā)生。目前，控壓鉆井中的鉆井參數(shù)獲取是以現(xiàn)場真實井況的試驗來完成的，該試驗存在危險性高、試驗費用昂貴、試驗周期長、試驗工況單一等缺陷，實用性差。為此，油氣開采企業(yè)研發(fā)了各種用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的試驗?zāi)M裝置，這些試驗?zāi)M裝置在公開出版物上屢見報道，例如中國專利文獻公開的“用于控壓鉆井實驗與測試的井下工況模擬裝置”(公開號CN201705322U，
公開日2011.01. 12)，但至今未見有與本發(fā)明內(nèi)容相同或相近似的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、可靠性高、實用性強的用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置，該模擬裝置能夠精確、全面的獲取控壓鉆井中的鉆井參數(shù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置，所述模擬裝置包括
-模擬井筒，所述模擬井筒的上部設(shè)有節(jié)流孔，底部設(shè)有漏失孔和溢流孔；所述模擬井筒的井口設(shè)有井口裝置，通過井口裝置固定有伸入模擬井筒的鉆柱，鉆柱的底端設(shè)有鉆頭;
-鉆井液管線，所述鉆井液管線的一端連接在模擬井筒的井口裝置上，另一端連接在鉆井液存儲罐上，用作向模擬井筒內(nèi)注入鉆井液；所述鉆井液管線上依次串聯(lián)有入口調(diào)節(jié)閥、入口流量變送器、入口壓力變送器和鉆井液泥漿泵；
-節(jié)流管線，所述節(jié)流管線的一端連接在模擬井筒上部的節(jié)流孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐上，用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行正常循環(huán)；所述節(jié)流管線上依次串聯(lián)有出口流量變送器、出口壓力變送器和高壓節(jié)流閥；
-漏失管線，所述漏失管線的一端連接在模擬井筒底部的漏失孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐上，用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行漏失循環(huán)；所述漏失管線上依次串聯(lián)有漏失流量變送器、漏失壓力變送器和漏失調(diào)節(jié)閥；
-溢流管線，所述溢流管線的一端連接在模擬井筒底部的溢流孔上，另一端連接在鉆井液存儲罐上，用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行溢流循環(huán)；所述溢流管線上依次串聯(lián)有溢流調(diào)節(jié)閥、溢流流量變送器、溢流壓力變送器和溢流泥漿泵。所述模擬井筒、鉆柱和鉆頭的結(jié)構(gòu)尺寸分別按現(xiàn)場實體井身結(jié)構(gòu)尺寸、現(xiàn)場實體鉆柱結(jié)構(gòu)尺寸和現(xiàn)場實體鉆頭結(jié)構(gòu)尺寸以相同比例縮小的方式仿制制成。本發(fā)明的有益效果是上述模擬裝置以相似性原理仿制現(xiàn)場實體的井身、鉆柱和鉆頭，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等特點，通過調(diào)整模擬裝置上的不同管線閥門開度，使模擬井筒內(nèi)的鉆井液實現(xiàn)正常循環(huán)、漏失循環(huán)、溢流循環(huán)等工況，在這些工況下，通過觀察、讀取對應(yīng)管線上的流量變送器和壓力變送器顯示的數(shù)值，即可輕松掌握模擬井筒內(nèi)的實時井況參數(shù)，將這些參數(shù)以常規(guī)的計算方法進行換算，就能得出各管線上的閥門開度值與鉆井液流量的對應(yīng)關(guān)系，從而精確、全面的控制鉆井參數(shù)，為后續(xù)的實際控壓鉆井提供可靠的技術(shù)支撐，減少井涌、井漏等復(fù)雜的鉆井情況發(fā)生，提高油氣開采效益；本發(fā)明的整個試驗?zāi)M過程都不會存在安全隱患，而且試驗費用低、試驗周期短、試驗工況精確全面，實用性強。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步的說明。圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中代號含義1 一高壓節(jié)流閥；2—出口壓力變送器；3—出口流量變送器；4一節(jié)流管線；5—鉆柱；6—模擬井筒；7—鉆頭；8—漏失流量變送器；9一漏失壓力變送器；10—漏失調(diào)節(jié)閥；11 一漏失管線；12—入口調(diào)節(jié)閥；13—入口流量變送器；14一入口壓力變送器；15—鉆井液管線；16—鉆井液泥漿泵；17—溢流調(diào)節(jié)閥；18—溢流流量變送器；19一溢流壓力變送器；20—溢流管線；21—溢流泥漿泵；22—井口裝置；23—鉆井液存儲罐；24—鉆井液循環(huán)te。
具體實施例方式參見圖1 :本發(fā)明為試驗?zāi)M裝置，用于獲取控壓鉆井中的鉆井參數(shù)，本發(fā)明包括模擬井筒6、鉆井液管線15、節(jié)流管線4、漏失管線11和溢流管線20。其中，模擬井筒6的結(jié)構(gòu)尺寸按現(xiàn)場實體井身的結(jié)構(gòu)尺寸以相似性原理的方式(即相同比例縮小或放大)仿制制成。在模擬井筒6的上部側(cè)壁上設(shè)有節(jié)流孔，在模擬井筒6的底部側(cè)壁上設(shè)有漏失孔和溢流孔，在模擬井筒6的井口設(shè)有井口裝置22，通過井口裝置22固定有伸入模擬井筒6的鉆柱5，鉆柱5在井口裝置22的驅(qū)動下，可以在模擬井筒6內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在鉆柱5的底端設(shè)有鉆頭7。前述的井口裝置22、鉆柱5和鉆頭7的結(jié)構(gòu)尺寸分別按現(xiàn)場實體井口裝置的結(jié)構(gòu)尺寸、現(xiàn)場實體鉆柱的結(jié)構(gòu)尺寸和現(xiàn)場實體鉆頭的結(jié)構(gòu)尺寸以相似性原理的方式仿制制成。鉆井液管線15的一端密封連接在模擬井筒6的井口裝置22上，且與模擬井筒6內(nèi)的鉆柱5相通，鉆井液管線15的另一端連接在鉆井液存儲罐23上，鉆井液管線15用作向模擬井筒6內(nèi)注入鉆井液。在鉆井液管線15上依次串聯(lián)有入口調(diào)節(jié)閥12、入口流量變送器13、入口壓力變送器14和鉆井液泥漿泵16。前述的串聯(lián)方向是從鉆井液管線15靠近模擬井筒6的一端開始，即入口調(diào)節(jié)閥12在鉆井液管線15上處于靠近模擬井筒6的一端，鉆井液泥衆(zhòng)栗16則在鉆井液管線15上處于罪近鉆井液存儲iiS 23的一端。
節(jié)流管線4的一端密封連接在模擬井筒6上部側(cè)壁的節(jié)流孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐24上，用作使模擬井筒6內(nèi)的鉆井液進行正常循環(huán)。在節(jié)流管線4上依次串聯(lián)有出口流量變送器3、出口壓力變送器2和高壓節(jié)流閥I。前述的串聯(lián)方向是從節(jié)流管線4靠近模擬井筒6的一端開始，即出口流量變送器3在節(jié)流管線4上處于靠近模擬井筒6的一端，高壓節(jié)流閥I則在節(jié)流管線4上處于靠近鉆井液循環(huán)罐24的一端。漏失管線11的一端密封連接在模擬井筒6底部側(cè)壁的漏失孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐24上，用作使模擬井筒6內(nèi)的鉆井液進行漏失循環(huán)。在漏失管線11上依次串聯(lián)有漏失流量變送器8、漏失壓力變送器9和漏失調(diào)節(jié)閥10。前述的串聯(lián)方向是從漏失管線11靠近模擬井筒6的一端開始，即漏失流量變送器8在漏失管線11上處于靠近模擬井筒6的一端，漏失調(diào)節(jié)閥10則在漏失管線11上處于靠近鉆井液循環(huán)罐24的一端。溢流管線20的一端密封連接在模擬井筒6底部側(cè)壁的溢流孔上，另一端連接在鉆井液存儲罐23上，用作使模擬井筒6內(nèi)的鉆井液進行溢流循環(huán)。在溢流管線20上依次串聯(lián)有溢流調(diào)節(jié)閥17、溢流流量變送器18、溢流壓力變送器19和溢流泥漿泵21。前述的串聯(lián)方向是從溢流管線20靠近模擬井筒6的一端開始，即溢流調(diào)節(jié)閥17在溢流管線20上處于靠近模擬井筒6的一端，溢流泥漿泵21則在溢流管線20上處于靠近鉆井液存儲罐23的一端。上述鉆井液管線15連接的鉆井液儲存罐和溢流管線20連接的鉆井液儲存罐可以是相同的同一個鉆井液儲存罐，也可以是不同的兩個鉆井液儲存罐。上述節(jié)流管線4連接的鉆井液循環(huán)罐和漏失管線11連接的鉆井液循環(huán)罐可以是相同的同一個鉆井液循環(huán)罐，也可以是不同的兩個鉆井液循環(huán)罐。本發(fā)明可以依次試驗?zāi)M正常循環(huán)工況、漏失循環(huán)工況和溢流循環(huán)工況，本發(fā)明的具體使用方法如下。試驗?zāi)M正常循環(huán)工況首先，關(guān)閉漏失管線11上的漏失調(diào)節(jié)閥10和溢流管線20上的溢流調(diào)節(jié)閥17 ;其次，啟動鉆井液管線15上的鉆井液泥漿泵16，并調(diào)節(jié)入口調(diào)節(jié)閥12的開度，給模擬井筒6內(nèi)注入一定流量的鉆井液；然后，調(diào)節(jié)節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I開度，使鉆井液管線15上的入口流量變送器13顯示的數(shù)據(jù)與節(jié)流管線4上的出口流量變送器3所顯示的數(shù)據(jù)接近，此時，模擬井筒6內(nèi)的鉆井液循環(huán)進入正常循環(huán)工況下的平衡狀態(tài)；最后，詳細記錄鉆井液管線15上的入口流量變送器13顯示的數(shù)據(jù)V1、節(jié)流管線4上的出口流量變送器3顯示的數(shù)據(jù)V2、節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I調(diào)節(jié)的開度值01、漏失管線11上的漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)P1，漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)Pl即為井底壓力。試驗?zāi)M漏失循環(huán)工況在上述正常循環(huán)工況的試驗?zāi)M基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)漏失管線11上的漏失調(diào)節(jié)閥10，使模擬井筒6內(nèi)的部分泥漿經(jīng)漏失管線11流出；此時，從節(jié)流管線4流出的泥漿將會減少，漏失管線11上的漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)將會減小，但為了平衡井底壓力，要對節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I的開度值進行調(diào)節(jié)，減少經(jīng)節(jié)流管線4流出的泥漿流量，使漏失管線11上的漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)值接近正常循環(huán)工況下的漏失壓力變送器9所顯示的數(shù)據(jù)Pl，此時，模擬井筒6內(nèi)的鉆井液循環(huán)進入漏失循環(huán)工況下的平衡狀態(tài)；詳細記錄鉆井液管線15上的入口流量變送器13顯示的數(shù)據(jù)V3、節(jié)流管線4上的出口流量變送器3顯示的數(shù)據(jù)V4、節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I調(diào)節(jié)的開度值02。
試驗?zāi)M溢流循環(huán)工況在上述漏失循環(huán)工況的試驗?zāi)M基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)關(guān)閉漏失管線11上的漏失調(diào)節(jié)閥10，開啟溢流管線20上的溢流泥漿泵21 ;緩慢調(diào)節(jié)溢流管線20上的溢流調(diào)節(jié)閥17，使模擬井筒6內(nèi)的泥漿經(jīng)節(jié)流管線4流出的流量增大，漏失管線11上的漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)也將增大，但為了平衡井底壓力，要對節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I的開度值進行調(diào)節(jié)，增大經(jīng)節(jié)流管線4流出的泥漿流量，使漏失管線11上的漏失壓力變送器9顯示的數(shù)據(jù)值接近正常循環(huán)工況下的漏失壓力變送器9所顯示的數(shù)據(jù)Pl，此時，模擬井筒6內(nèi)的鉆井液循環(huán)進入溢流循環(huán)工況下的平衡狀態(tài)；詳細記錄鉆井液管線15上的入口流量變送器13顯示的數(shù)據(jù)V5、節(jié)流管線4上的出口流量變送器3顯示的數(shù)據(jù)V6、節(jié)流管線4上的高壓節(jié)流閥I調(diào)節(jié)的開度值03。將上述三種循環(huán)工況下試驗獲得的實時模擬井況參數(shù)，以已公開的常規(guī)計算方法進行換算，就能輕松且精確地得出各管線上的閥門開度值與鉆井液流量的對應(yīng)關(guān)系，特別是控壓鉆井中高壓節(jié)流閥開度值與入、出口流量之間的對應(yīng)關(guān)系，為后續(xù)的實際控壓鉆井提供可靠的技術(shù)支撐，減少井涌、井漏等復(fù)雜的鉆井情況發(fā)生，提高油氣開采效益。
權(quán)利要求
1.一種用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置包括 -模擬井筒(6)，所述模擬井筒(6)的上部設(shè)有節(jié)流孔，底部設(shè)有漏失孔和溢流孔；所述模擬井筒(6)的井口設(shè)有井口裝置(22)，通過井口裝置(22)固定有伸入模擬井筒(6)的鉆柱(5)，鉆柱(5)的底端設(shè)有鉆頭(7)；-鉆井液管線(15)，所述鉆井液管線(15)的一端連接在模擬井筒(6)的井口裝置(22) 上，另一端連接在鉆井液存儲罐(23)上，用作向模擬井筒(6)內(nèi)注入鉆井液；所述鉆井液管線(15)上依次串聯(lián)有入口調(diào)節(jié)閥(12)、入口流量變送器(13)、入口壓力變送器(14)和鉆井液泥漿泵(16)；-節(jié)流管線(4)，所述節(jié)流管線(4)的一端連接在模擬井筒(6)上部的節(jié)流孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐(24)上，用作使模擬井筒(6)內(nèi)的鉆井液進行正常循環(huán)；所述節(jié)流管線(4)上依次串聯(lián)有出口流量變送器(3)、出口壓力變送器(2)和高壓節(jié)流閥(I)；-漏失管線(11)，所述漏失管線(11)的一端連接在模擬井筒(6)底部的漏失孔上，另一端連接在鉆井液循環(huán)罐(24)上，用作使模擬井筒(6)內(nèi)的鉆井液進行漏失循環(huán)；所述漏失管線(11)上依次串聯(lián)有漏失流量變送器(8)、漏失壓力變送器(9)和漏失調(diào)節(jié)閥(10);-溢流管線(20)，所述溢流管線(20)的一端連接在模擬井筒(6)底部的溢流孔上，另一端連接在鉆井液存儲罐(23)上，用作使模擬井筒(6)內(nèi)的鉆井液進行溢流循環(huán)；所述溢流管線(20)上依次串聯(lián)有溢流調(diào)節(jié)閥(17)、溢流流量變送器(18)、溢流壓力變送器(19)和溢流泥漿泵(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置，其特征在于，所述模擬井筒(6)、鉆柱(5)和鉆頭(7)的結(jié)構(gòu)尺寸分別按現(xiàn)場實體井身結(jié)構(gòu)尺寸、現(xiàn)場實體鉆柱結(jié)構(gòu)尺寸和現(xiàn)場實體鉆頭結(jié)構(gòu)尺寸以相同比例縮小的方式仿制制成。
全文摘要
一種用于獲取控壓鉆井中鉆井參數(shù)的模擬裝置，包括模擬井筒、鉆井液管線、節(jié)流管線、漏失管線和溢流管線；模擬井筒上設(shè)有節(jié)流孔、漏失孔和溢流孔，模擬井筒內(nèi)固定有鉆柱；鉆井液管線用作向模擬井筒內(nèi)注入鉆井液，鉆井液管線上依次串聯(lián)調(diào)節(jié)閥、流量變送器、壓力變送器和鉆井液泥漿泵；節(jié)流管線用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行正常循環(huán)，節(jié)流管線上依次串聯(lián)流量變送器、壓力變送器和高壓節(jié)流閥；漏失管線用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行漏失循環(huán)，漏失管線上依次串聯(lián)流量變送器、壓力變送器和調(diào)節(jié)閥；溢流管線用作使模擬井筒內(nèi)的鉆井液進行溢流循環(huán)，溢流管線上依次串聯(lián)調(diào)節(jié)閥、流量變送器、壓力變送器和溢流泥漿泵。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠實用。
文檔編號E21B47/00GK103015973SQ20121056493
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者蔣祖軍, 李群生, 林元華, 朱禮平, 王其軍, 歐彪, 李果, 袁騏驥, 王希勇, 朱化蜀, 康杰, 朱紅均 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司