一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，所述试验装置包括：模拟井筒和油气侵入组件，其中，所述模拟井筒包括沿轴向依次设置的套管段和裸眼管段，套管段包括至少三层套管，且套管段中的每层套管及裸眼管段的管壁上均设置有油气注入口，所述模拟井筒用于油气在不同地层位置侵入所述模拟井筒的不同管段时，模拟所述不同管段内部流体的流动及相态变化；所述油气侵入组件与所述油气注入口连通，用于在模拟油气侵入时，提供油液或气体。本发明专利技术提供的一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，可以模拟油井的井身结构，并实现对不同井身位置油气侵入的模拟，进而提高模拟油气侵入的真实性和全面性。

A simulation test device for oil and gas invasion in wellbore during deep sea drilling

【技术实现步骤摘要】
一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置
本专利技术涉及石油与钻井领域，尤其涉及一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置。
技术介绍
井喷是钻完井过程中较为严重的一种事故，当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙内的流体(石油、天然气、水等)将进入井内形成井侵，当井侵发展到失控，便会形成井喷。所以说井侵是诱导井喷的主要因素之一，如何的控制井侵，从而进一步地避免井喷的发生尤为重要。目前，国内外学者主要通过建立井侵理论模型，并进行井侵模拟研究，而国内也出现了用以模拟井侵的装置，例如，利用深水钻井井筒气侵模拟可视化试验装置，可以对井侵进行模拟，具体可以为：钻井液通过水泵泵入模拟井筒环空，并返回至循环水箱实现钻井液循环利用；空压机作为气体稳定气源，并通过调压阀调整气体压力和气侵速度；采用摄像机记录井筒气液两相流流型变化情况。但是，现有技术中的模拟装置比较简单，不能较真实全面模拟的油气侵入过程。
技术实现思路
为了解决现有技术中的技术问题，本专利技术提出一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，可以模拟油井的井身结构，并实现对不同井身位置、不同损坏形式的油气侵入模拟。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，所述试验装置包括：模拟井筒和油气侵入组件，其中，所述模拟井筒包括沿轴向依次设置的套管段和裸眼管段，所述套管段包括至少三层套管，且所述套管段中的每层套管及裸眼管段的管壁上均设置有油气注入口，所述模拟井筒用于油气在不同地层位置侵入所述模拟井筒的不同管段时，模拟所述不同管段内部流体的流动及相态变化；所述油气侵入组件与所述油气注入口连通，用于在模拟油气侵入时，提供油液或气体。可选的，所述试验装置还包括：钻井液循环组件，所述模拟井筒的一端设置有钻井液注入口，另一端设置有钻井液排出口；所述钻井液循环组件的一端与所述钻井液注入口连接，另一端与所述钻井液排出口连接，所述钻井液循环组件用于平衡油气侵入组件的注入压力，模拟地层压力与钻井液压力平衡状态。可选的，所述试验装置还包括隔水管段，所述隔水管段位于所述套管段的上方，所述不同管段之间设置有连接板，所述连接板与下层管段在所述连接板外侧通过端面密封连接；所述套管段中的每层套管的顶端均与第一连接板连接，其中所述第一连接板为所述隔水管段与所述套管段之间的连接板；在所述套管段中的每层套管之间还设置有第二连接板，所述第二连接板中心设置有开孔，下层套管穿过所述开孔套设于上层套管内，并与所述第一连接板连接形成环形空间，所述第二连接板上设置有油气注入口，模拟下层套管与地层缝隙间的油气入侵；所述第一连接板内部设置有至少两个连通孔，所述至少两个连通孔与所述环形空间对应连通。可选的，所述油气侵入组件包括油液侵入单元和气体侵入单元，所述油气注入口包括油液注入口和气体注入口，所述油液侵入单元和所述油液注入口连接，所述气体侵入单元与所述气体注入口连接。可选的，所述模拟井筒的底部设置有底层盖板，且在所述底层盖板上设置有所述钻井液注入口，所述模拟井筒的顶部设置有顶层盖板，且在所述顶层盖板上设置有所述钻井液排出口，所述顶层盖板和所述底层盖板分别通过法兰与所述模拟井筒连接。可选的，所述底层盖板上设置有四个拉杆，所述四个拉杆的一端与所述底层盖板连接，另一端与所述模拟井筒的第三连接板连接，所述第三连接板为所述套管段与所述裸眼管段之间的连接板，所述四个拉杆用于转移所述底层盖板承受的钻井液的重力。可选的，所述底层盖板的底部设置有直角三通管，所述直角三通管一端连接所述钻井液注入口，另一端为钻井液泄流口，所述钻井液泄流口用于排出所述模拟井筒中的钻井液。可选的，所述试验装置还包括机架，所述模拟井筒固定安装在所述机架内，所述机架用于固定和支撑所述模拟井筒。可选的，所述机架包括四个立柱，各所述立柱之间通过至少一个横梁相互连接，形成四棱柱体结构；所述机架的顶部设置有吊环，所述吊环用于将所述模拟井筒吊装和转运；所述机架的底部四角设置有地脚连接板，所述地脚连接板用于固定所述机架。可选的，所述试验装置还包括监控设备，所述监控设备固定在所述机架的立柱或横梁上，所述监控设备用于监控所述模拟井筒不同管段中流体的流动及相态变化。本专利技术实施例提供的一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，所述试验装置包括：模拟井筒和油气侵入组件，其中，所述模拟井筒包括沿轴向依次设置的套管段和裸眼管段，所述套管段包括至少三层套管，且所述套管段中的每层套管及裸眼管段的管壁上均设置有油气注入口，所述模拟井筒用于油气在不同地层位置侵入所述模拟井筒的不同管段时，模拟所述不同管段内部流体的流动及相态变化；所述油气侵入组件与所述油气注入口连通，用于在模拟油气侵入时，提供油液或气体。由于该试验装置不仅可以等比例的模拟油井中的井身结构，而且还可以通过在该试验装置中设置套管段和裸眼管段，并又在每层套管及裸眼管段的管壁上的不同位置均设置多个油气侵入的注入口，这样可以实现在油井井身结构中的不同位置、不同破损形式下进行油气侵入模拟，进而提高模拟油气侵入的真实性和全面性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术根据一示例性实施例示出的一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置的结构示意图；图2是图1中的模拟井筒的结构示意图；图3是图2中的模拟井筒的不同位置的油气注入口的示意图；图4是图2中第一连接板的俯视图；图5是图2中机架的立体示意图；图6是图1中钻井液循环组件和油气侵入组件的结构示意图。附图标记说明：1：模拟井筒；2：机架；3：管路接口；4：外围管路；5：监控设备；10：油层套管空间；11：B环空；12：C环空；13：隔水管段空间；100：套管段；101：顶层盖板；102：隔水管段；103：第一连接板；104：表层套管；105：技术套管；106：油层套管；107：第三连接板；109：拉杆；110：裸眼管段；111：底层盖板；201：吊环；202：斜拉梁；203：立柱；204：角接；205：横梁；206：地脚连接板；300：钻井液循环组件；301：钻井液注入口；310：钻井液排出口；311：钻井液泄流口；302～306：气体注入口；312～316：油液注入口；307a、307b：A类连通孔；308a、308b：B类连通孔；309a、309b：C类连通孔；400：过滤器；401：叶轮泵；402：减压阀A；403：单向阀A；404：压力表；405：流量计；406：阀门A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，其特征在于，包括：模拟井筒和油气侵入组件，其中，/n所述模拟井筒包括沿轴向依次设置的套管段和裸眼管段，所述套管段包括至少三层套管，且所述套管段中的每层套管及裸眼管段的管壁上均设置有油气注入口，所述模拟井筒用于油气在不同地层位置侵入所述模拟井筒的不同管段时，模拟所述不同管段内部流体的流动及相态变化；/n所述油气侵入组件与所述油气注入口连通，用于在模拟油气侵入时，提供油液或气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种深海钻井过程井筒油气侵入模拟试验装置，其特征在于，包括：模拟井筒和油气侵入组件，其中，
所述模拟井筒包括沿轴向依次设置的套管段和裸眼管段，所述套管段包括至少三层套管，且所述套管段中的每层套管及裸眼管段的管壁上均设置有油气注入口，所述模拟井筒用于油气在不同地层位置侵入所述模拟井筒的不同管段时，模拟所述不同管段内部流体的流动及相态变化；
所述油气侵入组件与所述油气注入口连通，用于在模拟油气侵入时，提供油液或气体。


2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括：钻井液循环组件，所述模拟井筒的一端设置有钻井液注入口，另一端设置有钻井液排出口；所述钻井液循环组件的一端与所述钻井液注入口连接，另一端与所述钻井液排出口连接，所述钻井液循环组件用于平衡油气侵入组件的注入压力，模拟地层压力与钻井液压力平衡状态。


3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括隔水管段，所述隔水管段位于所述套管段的上方，所述不同管段中的每个管段之间设置有连接板，所述连接板与下层管段在所述连接板外侧通过端面密封连接；
所述套管段中的每层套管的顶端均与第一连接板连接，其中所述第一连接板为所述隔水管段与所述套管段之间的连接板；
在所述套管段中的每层套管之间还设置有第二连接板，所述第二连接板的中心设置有开孔，下层套管穿过所述开孔套设于上层套管内，并与所述第一连接板连接形成环形空间，所述第二连接板底部设置有油气注入口，模拟下层套管与地层缝隙间的油气入侵；
所述第一连接板内部设置有至少两个连通孔，所述至少两个连通孔与环形空间对应连通。


4.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于，所述油气侵入组件包括油液侵入单元和气体侵入单...

【专利技术属性】
技术研发人员：董星亮，熊毅，张红生，许亮斌，李梦博，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海石油中国有限公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11