一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法，属于模拟钻抽砂试验技术领域。技术方案是：包含油套管模拟模块（2）、高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）、低压洗砂排砂系统（5）和供电系统（6），油套管模拟模块（2）分别与高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）和低压洗砂排砂系统（5）连接，形成三条通路，供电系统（6）为三条通路提供动力电源。本发明专利技术实现钻抽砂工具系统井下/地面装置与工具的功能原理演示、性能参数测量、清砂效果测量，为钻抽砂工艺参数优化调整提供模拟实验平台，能为钻抽砂工具系统运行提供操作、演练、培训等模拟平台，为钻抽砂工具系统产品的性能检验与推广应用提供强有力支撑。与推广应用提供强有力支撑。与推广应用提供强有力支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法，属于模拟钻抽砂试验


技术介绍

[0002]同心双层连续管钻抽砂是一种针对气井钻抽砂，出现堵砂时，需将砂排出所设计的一种钻抽砂工具。针对气井出砂、堵砂影响气井生产，需要将砂排出气井的问题，为开发和验证钻抽砂工具等做技术支持，本领域亟待设计开发一套地面模拟同心连续管过油管钻抽砂工具及液固分离地面的试验系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种同心双层连续管钻抽砂试验系统及方法，模拟高压下钻砂、采砂与分砂功能；完成高压液注入、完成砂注入、水平衡注入以及完成试验后砂的排出的基础上，实现对完成钻砂、采砂等的压力、流量计量，钻砂、采砂效能评价，解决
技术介绍
存在的上述问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，包含油套管模拟模块、高压注液排液系统、低压注水溢液系统、低压洗砂排砂系统和供电系统，油套管模拟模块分别与高压注液排液系统、低压注水溢液系统和低压洗砂排砂系统连接，形成三条通路，供电系统为三条通路提供动力电源；所述油套管模拟模块包含工具升降机构、钻抽砂工具、模拟油管、模拟套管、注砂斗、注水口、溢水口、排砂口和洗砂口；模拟套管套设在模拟油管外，模拟套管与模拟油管之间充有砂液，钻抽砂工具垂直设置在模拟油管内，工具升降机构带动钻抽砂工具在模拟油管内上下移动，模拟油管底部设有进砂缝，砂液可由进砂缝进入到模拟油管内，模拟套管管壁上从上至下依次设有溢水口、注水口、注砂斗、排砂口和洗砂口；所述高压注液排液系统包含启停开关及变频器一、高压往复泵、压力检测装置一、节流阀一、流量检测装置一、双层连续管、节流器、采出存储箱、压力监测装置二和流量监测装置二；在高压注液排液系统形成的通路中，供电线路一将供电系统与启停开关及变频器一和高压往复泵串连，高压往复泵出水端泵口通过高压注液管与压力监测装置一、节流阀一、流量监测装置一和双层连续管的内管依次串连后连接到钻抽砂工具，双层连续管的内管和外管之间的环状空间通过高压排液管与压力监测装置二、流量监测装置二、节流器和采出存储箱依次串连；所述低压注水溢液系统和低压洗砂排砂系统共用启停开关及变频器二、水泵、压力检测装置三、三通阀、溢液排砂箱和流量监测装置三；在低压注水溢液系统形成的通路中，供电线路二将启停开关及变频器二和水泵串
连，水泵泵口通过低压注水管与压力监测装置三、流量监测装置三和三通阀阀口一依次串连，三通阀的阀口二与模拟套管模块的注水口连接，模拟套管模块的溢水口通过低压溢液管与溢液排砂箱连接；在低压洗砂排砂系统形成的通路中，三通阀的阀口三通过低压洗砂管与模拟套管模块的洗砂口连接，模拟套管模块的排砂口通过低压排砂管与溢液排砂箱连接。
[0005]所述高压注液排液系统、低压注水溢液系统和低压洗砂排砂系统共用清水箱，形成封闭循环系统，清水箱提供动力液、平衡液和洗砂液；其中高压注液排液系统中高压往复泵进水端泵口通过高压进水管将可调式节流阀和清水箱串连；低压注水溢液系统中水泵与清水箱连接。
[0006]所述模拟油管和模拟套管上部均为钢结构，两者上端通过法兰盘连接，模拟油管和模拟套管下部均为透明有机玻璃，便于试验观察。
[0007]所述钻抽砂工具由相互连接的钻杆和钻具组成，为本领域公知公用的设备。
[0008]还包含框架升降模块，框架升降模块至少包含启停开关及变频器三、起下电机及减速器和链轮链条机构，工具升降机构与链轮链条机构连接，供电线路三将供电系统与启停开关及变频器三和起下电机及减速器串连，链轮链条机构的链轮轴与起下电机及减速器连接，油套管模拟模块中的钻抽砂工具顶部与工具升降机构连接，起下电机及减速器驱动链轮链条机构转动，工具升降机构带动钻抽砂工具在模拟油管内上下移动。
[0009]所述三通阀的阀口一、阀口二和阀口三分别与节流阀A、节流阀B和节流阀C连接。
[0010]所述起下电机为升降电机。
[0011]一种同心双层连续管钻抽砂试验方法，采用上述试验系统，步骤如下：
①
在开始钻抽砂实验之前，工具升降机构带动钻抽砂工具下降到合适位置；
②
供电系统供电，启动启停开关及变频器一控制高压往复泵工作，通过压力检测装置一和流量检测装置一获取和传输压力和流量数据，高压往复泵通过高压注液管将动力液注入双层连续管的内管中，双层连续管的内管与钻抽砂工具的驱动马达连接，动力液驱动马达带动钻抽砂工具转动，同时工具升降机构带动钻抽砂工具上下移动，系统开始模拟钻抽；钻抽砂工具抽出的砂液通过双层连续管内外管之间的环空部分进入到高压排液管，排入采出存储箱进行砂处理，完成抽砂；同时压力监测装置二和流量监测装置二进行流量和压力数据的获取和调节；
③
在钻抽砂的同时，由供电系统供电，启动启停开关及变频器二控制水泵工作，通过压力检测装置三和流量监测装置三获取管路中压力和流量数据， 同时通过注水口向模拟套管中注入平衡液，平衡液保持钻抽时的液体压力平衡，当液体过多时，会通过溢水口排出进入溢液排砂箱；
④
在钻抽砂结束后，关闭三通阀的阀口二，模拟套管的注水口不再进平衡液，打开三通阀的阀口三，启动水泵抽取洗砂液，洗砂液经洗砂口将入到模拟套管底部，对油套管模拟模块中的砂进行清洗，并通过排砂口及低压排砂管排出到溢液排砂箱，将模拟油套管模块清洗干净，以便于下次实验使用。
[0012]本专利技术的积极效果：本专利技术实现钻抽砂工具系统井下/地面装置与工具的功能原理演示、性能参数测量、清砂效果测量，为钻抽砂工艺参数优化调整提供模拟实验平台，能
为钻抽砂工具系统运行提供操作、演练、培训等模拟平台，为钻抽砂工具系统产品的性能检验与推广应用提供强有力支撑。
附图说明
[0013]图1为本专利技术总体控制框架结构示意图；图2为本专利技术总体结构示意图；图3为本专利技术模拟套管模块结构示意图；图4为本专利技术系统组成示意图；图中：框架升降模块1、启停开关及变频器三11、起下电机及减速器12、链轮链条机构13、外架14、胎架15；油套管模拟模块2、钻杆201、钻具202、模拟油管203、模拟套管204、注砂斗205、注水口206、溢水口207、排砂口208、洗砂口209、模拟套管底部固定块210、法兰盘211、工具升降机构212、进砂缝213；高压注液排液系统3、启停开关及变频器一301、高压往复泵302、压力检测装置一303、节流阀一304、流量检测装置一305、双层连续管306、节流器307、采出存储箱308、压力监测装置二309、流量监测装置二310、高压注液管311、高压排液管312、可调式节流阀313、高压进水管314；低压注水溢液系统4、启停开关及变频器二401、水泵402、压力检测装置三403、三通404、溢液排砂箱405、低压注水管406、流量监测装置三407、节流阀A408、节流阀B409、节流阀C410、低压溢液管411、供水管路412；低压洗砂排砂系统5、低压洗砂管501、低压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：包含油套管模拟模块（2）、高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）、低压洗砂排砂系统（5）和供电系统（6），油套管模拟模块（2）分别与高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）和低压洗砂排砂系统（5）连接，形成三条通路，供电系统（6）为三条通路提供动力电源；所述油套管模拟模块（2）包含工具升降机构（212）、钻抽砂工具、模拟油管（203）、模拟套管（204）、注砂斗（205）、注水口（206）、溢水口（207）、排砂口（208）和洗砂口（209）；模拟套管（204）套设在模拟油管（203）外，模拟套管（204）与模拟油管（203）之间充有砂液，钻抽砂工具垂直设置在模拟油管（203）内，工具升降机构（212）带动钻抽砂工具在模拟油管（203）内上下移动，模拟油管（203）底部设有进砂缝（213），砂液可由进砂缝进入到模拟油管（203）内，模拟套管（204）管壁上从上至下依次设有溢水口（207）、注水口（206）、注砂斗（205）、排砂口（208）和洗砂口（209）；在高压注液排液系统形成的通路中，供电线路一（61）将供电系统与启停开关及变频器一（301）和高压往复泵（302）串连，高压往复泵（302）出水端泵口通过高压注液管（311）与压力监测装置一（303）、节流阀一（304）、流量监测装置一（305）和双层连续管（306）的内管依次串连后连接到钻抽砂工具，双层连续管的内管和外管之间的环状空间通过高压排液管（312）与压力监测装置二（309）、流量监测装置二（310）、节流器（307）和采出存储箱（308）依次串连；在低压注水溢液系统（4）形成的通路中，供电线路二（62）将启停开关及变频器二（401）和水泵（402）串连，水泵（402）泵口通过低压注水管（406）与压力监测装置二（403）、流量监测装置三（407）和三通阀（404）阀口一依次串连，三通阀的阀口二与模拟套管模块的注水口（206）连接，模拟套管模块的溢水口（207）通过低压溢液管（411）与溢液排砂箱（405）连接；在低压洗砂排砂系统（5）形成的通路中，三通阀的阀口三通过低压洗砂管（501）与模拟套管模块的洗砂口（209）连接，模拟套管模块的排砂口（208）通过低压排砂管（502）与溢液排砂箱（405）连接。2.根据权利要求1所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述高压注液排液系统（3）、低压注水溢液系统（4）和低压洗砂排砂系统（5）共用清水箱（7），形成封闭循环系统。3.根据权利要求1或2所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于：所述模拟油管（203）和模拟套管（204）上部均为钢结构，两者上端通过法兰盘（211）连接，模拟油管（203）和模拟套管（204）下部均为透明有机玻璃。4.根据权利要求1或2所述的一种同心双层连续管钻抽砂试验系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁政，刘强，蒋发光，岳光明，叶哲伟，张书军，肖仕红，史卫平，张梁，刘艳平，段建良，张国陆，谢孟毅，
申请(专利权)人：华信唐山石油装备有限公司，
类型：发明
国别省市：