一种控压钻井自动压井模拟装置及精细控制回压方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种控压钻井自动压井模拟装置及精细控制回压方法，所述自动压井模拟装置包括套管、钻杆、井口套管、井口套管压力传感器、立管压力传感器、井底压力传感器、井中压力传感器、气液流量计、注气单元、卷线单元、工控单元和节流阀，其中，井口套管与套管连通；井口套管压力传感器、立管压力传感器、井底压力传感器、井中压力传感器分别测试井口套管、钻杆、井底和井中位置的压力，气液流量计测量井口套管的流量，节流阀对井口套管进行开闭；注气单元向环空中注入气体；卷线单元拉起和下放钻杆；工控单元分别与注气单元、卷线单元和节流阀连接并采集各个位置的压力数据。本发明专利技术具有能够模拟控压环境下起钻、下钻和溢漏工况的回压等优点。压等优点。压等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种控压钻井自动压井模拟装置及精细控制回压方法


[0001]本专利技术涉及石油与天然气控压钻井
，具体地，涉及一种控压钻井自动压井模拟装置及精细控制回压方法。

技术介绍

[0002]控压钻井技术用于解决窄密度窗口、溢漏同存等工况的重要技术，当钻遇溢漏工况时，需要实施加重钻井液密度，或者调节节流阀开度控制回压等技术；由于阀门动作，在井口会产生不稳定流动，致使井口产生压力波动现象，周期性波动压力振荡可传输至井筒，从而影响井筒压力；过大的阀门波动压力对阀芯产生冲蚀作用，产生阀芯破坏现象。
[0003]专利申请号为“CN101852076B”、名称为“用于控压钻井实验与测试的井下工况模拟方法和装置”公开了通过井下工况模拟装置与控压钻井装备串联进行实验和测试，模拟井下工况的变化，包括：正常钻进、开关泥浆泵、起下钻、井漏和井涌等多种工况，控压钻井装备根据工况的变化，自动判断、识别工况并控制压力的变化，保持模拟井底压力恒定，避免井漏、井涌等异常情况的发生。通过泥浆泵A输入钻井液流量和密度，调节节流阀B开度模拟井底压力波动；阻流管汇模拟井眼环空压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控压钻井自动压井模拟装置，其特征在于，所述自动压井模拟装置包括套管、钻杆、井口套管、井口套管压力传感器、立管压力传感器、井底压力传感器、井中压力传感器、气液流量计、注气单元、卷线单元、工控单元和节流阀，其中，所述套管设置在模拟井眼中，所述钻杆设置在套管中，所述井口套管设置在所述套管上并与套管内壁和钻杆外壁之间的环空连通；所述井口套管压力传感器能够测量所述井口套管的压力，所述气液流量计能够测量所述井口套管中钻井液的流量，所述节流阀能够对所述井口套管井口开闭；所述立管压力传感器能够测量所钻杆中钻井液的压力，所述井中压力传感器能够测量套管中部的压力，所述井底压力传感器能够测量井底的压力；所述注气单元能够向环空中注入气体以模拟井下气体溢流侵入；所述卷线单元能够拉起和下放钻杆，以模拟起钻和下钻过程；所述工控单元分别与所述井口套管压力传感器、立管压力传感器、井底压力传感器、井中压力传感器、注气单元、卷线单元和节流阀连接，以采集井口套管压力传感器、立管压力传感器、井底压力传感器和井中压力传感器测试的压力数据、并且对注气单元、卷线单元和节流阀进行控制。2.根据权利要求1所述的控压钻井自动压井模拟装置，其特征在于，所述自动压井模拟装置还包括钻井液泄漏单元，所述钻井液泄漏单元设置在模拟井眼底部以模拟钻井液泄漏。3.根据权利要求1所述的控压钻井自动压井模拟装置，其特征在于，所述自动压井模拟装置还包括钻井液称重单元，所述钻井液称重单元能够自动称量钻井液的泄漏量。4.根据权利要求1所述的控压钻井自动压井模拟装置，其特征在于，所述自动压井模拟装置还包括钻井泵，所述钻井泵将钻井液泵入所述钻杆中。5.一种控压钻井自动压井精细控制回压方法，其特征在于，所述精细控制回压方法通过如权利要求1～4任意一项中所述的控压钻井自动压井模拟装置对控压钻井起钻工况、控压钻井下钻工况和/或控压钻井溢漏压井工况的回压进行控制。6.根据权利要求5所述的控压钻井自动压井精细控制回压方法，其特征在于，所述控压钻井起钻工况的回压控制包括步骤：通过工控单元控制卷线单元将钻杆拉起，模拟起钻过程中产生的抽汲压力；通过工控单元控制注气单元向井底注入气体，模拟井筒内的多相流流场；通过工控单元控制节流阀的开度，模拟起钻过程中控压钻井的井口回压；工控单元通过井口套管压力传感器、立管压力传感器、井中压力传感器和井底压力传感器，实时采集起钻过程中的抽汲压力；所述控压钻井起钻过程的实时回压通过式1计算，式1为：p
b(t1)
＝p
w(t1)
‑
p
h(t1)
‑
p
f(t1)
+p
s(t1)
+p
k(t1)
其中，p
b(t1)
为起钻工况实时回压，Mpa；p
w(t1)
为起钻工况实时井底压力，Mpa；p
h(t1)
为起钻工况实时静液柱压力，Mpa；p
f(t1)
为起钻工况实时摩擦阻力，Mpa；p
s(t1)
为起钻工况实时抽汲压力，Mpa；p
k(t1)
为起钻工况节流阀调节产生的波动压力，MPa。7.根据权利要求5所述的控压钻井自动压井精细控制回压方法，其特征在于，所述控压
钻井下钻工况的回压控制包括步骤：通过工控单元控制卷线单元将钻杆下放，模拟下钻过程中产生的激动压力；通过工控单元控制注气单元向井底注入气体，模拟下钻过程中井筒内的多相流流场；通过工控单元控制节流阀的开度，模拟下钻过程中控压钻井的井口回压；工控单元通过井口套管压力传感器、立管压力传感器、井中压力传感器和井底压力传感器，实时采集下钻过程中的激动压力；所述控压钻井下钻工况的实时回压通过式2计算，式2为：p
b(t2)
＝p
w(t2)
‑
p
h(t2)
‑
p
f(t2)
‑
p
g(t2)
+p
k(t2)
其中，p
b(t2)
为下钻工况实时回压，Mpa；p
w(t2)
为下钻工况实时井底压力，Mpa；p
h(t2)
为下钻工况实时静液柱压力，Mpa；p
f(t2)
为下钻工况实时摩擦阻力，Mpa；...

【专利技术属性】
技术研发人员：江迎军，杨玻，许期聪，邓虎，李照，李赛，将林，任伟，舒梅，左星，李璨，宋旭，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
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