井眼清潔工具試驗裝置及利用其對井眼清潔工具進行性能評價的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井眼清潔工具試驗裝置及利用該裝置對井眼清潔工具進行性能評價的方法，該裝置包括模擬套管、電機、性能測試裝置、高度調節(jié)裝置和供料裝置；模擬套管固定在支撐裝置上，用于安裝待測井眼清潔工具，電機設置于模擬套管一側，用于帶動所述待測井眼清潔工具轉動；供料裝置分別通過管線與模擬套管的兩端連接，形成回路；性能測試裝置通過設置在模擬套管側壁上的檢測器采集數據并對采集到的數據進行分析；高度調節(jié)裝置用于調整待測井眼清潔工具的傾斜角度。該裝置能夠模擬工程條件下大位移井、水平井巖屑運移，及井眼清潔工具對巖屑運移的影響；利用其對井眼清潔工具進行性能評價的方法得到的結果精確可信。
【專利說明】
井眼清潔工具試驗裝置及利用其對井眼清潔工具進行性能評價的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆探領域，特別是涉及一種井眼清潔工具試驗裝置及利用其對井眼清潔工具進行性能評價的方法。
【背景技術】
[0002]隨著各大油田開發(fā)的逐漸深入，水平井、大斜度井、大位移井、多分支井等復雜結構井數量越來越多。然而由于復雜結構井井斜較大，這給巖肩床的形成提供了條件。這是因為環(huán)空巖肩濃度隨井斜增大而增大，井眼凈化程度隨井斜角增加而下降，即井斜角越大的井段越易形成巖肩床。
[0003]巖肩床嚴重影響了機械鉆速，鉆進時阻力增加，尤其是定向井、水平井時易形成井下的脫壓現(xiàn)象，導致鉆頭處沒有鉆壓，長時間沒有進尺，工程進度緩慢，增加鉆井成本;巖肩床導致鉆柱扭矩增大，嚴重時甚至扭斷井內鉆柱，產生嚴重的井下事故;巖肩床還是鉆具粘卡產生的主要原因，巖肩床的存在使測試工具受阻，使下套管固井作業(yè)困難，水泥封固質量差。
[0004]為解決巖肩床問題，提高井眼清潔效率，鉆井工程師研發(fā)了多種井眼輔助清潔工具，如巖肩床破壞工具、倒劃眼扶正器、高效清潔鉆桿等。然而這些工具在實際工況下作用情況如何，工具的結構參數對巖肩運移的影響大小等，是無法得知的。目前多采用計算機仿真流體分析的方法，簡化了很多條件，與實際是有很大出入的。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種井眼清潔工具試驗裝置及利用該裝置對井眼清潔工具進行性能評價的方法，其能夠模擬工程條件下大位移井、水平井巖肩運移，以及井眼清潔工具對巖肩運移的影響，為井下井眼清潔工具的設計和現(xiàn)場應用提供理論依據和指導。
[0006]為此，本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種井眼清潔工具試驗裝置，包括模擬套管、電機、性能測試裝置、高度調節(jié)裝置和供料裝置；
[0008]所述模擬套管底部兩端分別固定在支撐裝置上，用于安裝待測井眼清潔工具，所述電機設置于所述模擬套管一側，用于帶動所述待測井眼清潔工具轉動；
[0009]所述供料裝置分別通過管線與所述模擬套管的兩端連接，用于從所述模擬套管前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，并匯集從所述待測井眼清潔工具后端輸出的混合液，形成回路；
[0010]所述性能測試裝置包括設置于所述模擬套管兩端的壓力傳感器、設置于所述模擬套管上的超聲固相檢測儀、以及與所述壓力傳感器、超聲固相檢測儀連接的數據采集器，所述數據采集器將從所述壓力傳感器和超聲固相檢測儀采集到的信息傳輸至計算機；
[0011]所述高度調節(jié)裝置用于調整所述待測井眼清潔工具的傾斜角度，或者直接調整所述模擬套管的傾斜角度，繼而調整所述待測井眼清潔工具的傾斜角度。
[0012]進一步，所述高度調節(jié)裝置為與所述井眼清潔工具連接的偏心調節(jié)器，或者是高度能分別進行調整的支撐裝置，及與所述支撐裝置配套使用的、高度可調的電機支撐架。
[0013]進一步，所述模擬套管為透明有機玻璃管，且管壁上設有多個取料口。
[0014]進一步，所述供料裝置包括巖肩注入裝置和鉆井液注入裝置;所述鉆井液注入裝置包括通過管線依次連接的固液分離裝置、泥漿罐、截止閥1、栗、止回閥、截止閥II和流量計，從所述待測井眼清潔工具后端輸出的混合液經所述固液分離裝置進入泥漿罐;所述巖肩注入裝置通過管道并入流量計與模擬套管前端的管線;所述巖肩注入裝置包括巖肩保存箱和用于把所述巖肩保存箱內的巖肩送入管線中的輸入裝置。優(yōu)選，所述栗為柱塞栗或離心栗。
[0015]進一步，所述泥漿罐還連接有電動調節(jié)閥，用于精確輸出泥漿罐內的鉆井液。
[0016]利用如上所述井眼清潔工具試驗裝置對井眼清潔工具進行性能測試的方法，包括如下步驟:
[0017]I)將待測試的井眼清潔工具安裝在模擬套管內部；
[0018]2)利用高度調節(jié)裝置調節(jié)所述待測井眼清潔工具的傾斜角度；
[0019]3)開啟電機，待測試的井眼清潔工具旋轉工作；
[0020]4)利用供料裝置從所述模擬套管前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，在模擬套管內混合，利用數據采集器將壓力傳感器、超聲固相檢測儀采集到的數據傳輸至計算機;從所述待測井眼清潔工具后端輸出的混合液又回到所述供料裝置中，循環(huán)使用。
[0021]該井眼清潔工具試驗裝置結構簡單，其能夠模擬工程條件下大位移井、水平井巖肩運移，以及井眼清潔工具對巖肩運移的影響，為井下井眼清潔工具的設計和現(xiàn)場應用提供理論依據和指導;利用該裝置對井眼清潔工具進行性能評價的方法操作方便，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明提供的井眼清潔工具試驗裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述。
[0024]如圖1所示，一種井眼清潔工具試驗裝置，包括模擬套管19、電機8、性能測試裝置、高度調節(jié)裝置25和供料裝置;模擬套管19底部兩端分別固定在支撐裝置14上，用于安裝待測井眼清潔工具11，電機8設置于模擬套管19一側，用于帶動待測井眼清潔工具11轉動;供料裝置分別通過管線與模擬套管19的兩端連接，用于從模擬套管19前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，并匯集從待測井眼清潔工具11后端輸出的混合液，形成回路;具體而言:供料裝置包括巖肩注入裝置和鉆井液注入裝置;鉆井液注入裝置包括通過管線依次連接的固液分離裝置22、泥漿罐1、截止閥12、栗3、止回閥28、截止閥114和流量計5，從待測井眼清潔工具11后端輸出的混合液經固液分離裝置22進入泥漿罐I;巖肩注入裝置通過管道并入流量計5與模擬套管19前端的管線;巖肩注入裝置包括巖肩保存箱6和用于把巖肩保存箱6內的巖肩送入管線中的輸入裝置7。栗3為柱塞栗或離心栗等能夠輸送鉆井液或使鉆井液增壓的設備。固液分離裝置22是對出口處的鉆井液進行過濾的裝置。性能測試裝置包括設置于模擬套管19兩端的壓力傳感器10、設置于模擬套管19上的超聲固相檢測儀12、以及與壓力傳感器10、超聲固相檢測儀12連接的數據采集器20，數據采集器20將從壓力傳感器10和超聲固相檢測儀12采集到的信息傳輸至計算機21;超聲固相檢測儀12是用來檢測鉆井液的固液含量;壓力傳感器10是檢測所述模擬套管19內的壓力；高度調節(jié)裝置25用于調整待測井眼清潔工具11的傾斜角度，或者直接調整模擬套管19的傾斜角度，繼而調整待測井眼清潔工具11的傾斜角度。模擬套管19為透明有機玻璃管，且管壁上設有多個取料口 15。
[0025]作為本發(fā)明的一個實施例:高度調節(jié)裝置25為與待測井眼清潔工具11連接的偏心調節(jié)器。
[0026]作為本發(fā)明的另一個實施例，高度調節(jié)裝置25為高度能分別進行調整的支撐裝置14，及與支撐裝置14配套使用的、高度可調的電機8支撐架。
[0027]優(yōu)選，泥漿罐I還連接有電動調節(jié)閥29，用于精確輸出泥漿罐I內的鉆井液。
[0028]利用該井眼清潔工具試驗裝置對井眼清潔工具進行性能測試的方法，包括如下步驟:
[0029]I)將待測試的井眼清潔工具11安裝在模擬套管19內部；
[0030]2)利用高度調節(jié)裝置25調節(jié)井眼清潔工具11的傾斜角度；
[0031]3)開啟電機8，井眼清潔工具11旋轉工作；
[0032]4)利用供料裝置從模擬套管19前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，在模擬套管19內混合，利用數據采集器20將壓力傳感器10、超聲固相檢測儀12采集到的數據傳輸至計算機21;從井眼清潔工具11后端輸出的混合液又回到供料裝置中，循環(huán)使用。
[0033]具體如下:開啟無級變速電機8帶動井眼清潔工具11旋轉;開啟栗3，打開截止閥12和114、止回閥28，將泥漿罐I中的鉆井液通過輸送到模擬套管19內(當發(fā)生憋栗等意外情況時可關閉止回閥28，防止鉆井液回流;為了精確控制鉆井液流量可打開電動調節(jié)閥29;同時將巖肩放入巖肩保存箱6內，開啟送料裝置7，將巖肩通過管線輸送到模擬套管19內與鉆井液混合;通過三個取樣窗口 15進行取樣并檢測鉆井液中固相濃度的變化;通過數據采集器20將壓力傳感器10、超聲固相檢測儀12的數據傳輸到計算機21上，進行數據處理和分析;將井眼清潔工具11后端流出的鉆井液通過管線24輸入至固液分離裝置22中進行過濾，將過濾后的鉆井液輸送到泥漿罐I中循環(huán)利用。通過調節(jié)模擬套管19斜度，再用同樣的方法進行試驗可得不同斜度的試驗結果。
【主權項】
1.一種井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:包括模擬套管(19)、電機(8)、性能測試裝置、高度調節(jié)裝置(25)和供料裝置； 所述模擬套管(19)底部兩端分別固定在支撐裝置(14)上，用于安裝待測井眼清潔工具(11)，所述電機(8)設置于所述模擬套管(19)一側，用于帶動所述待測井眼清潔工具(11)轉動； 所述供料裝置分別通過管線與所述模擬套管(19)的兩端連接，用于從所述模擬套管(19)前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，并匯集從所述待測井眼清潔工具(11)后端輸出的混合液，形成回路； 所述性能測試裝置包括設置于所述模擬套管(19)兩端的壓力傳感器(10)、設置于所述模擬套管(19)上的超聲固相檢測儀(12)、以及與所述壓力傳感器(10)、超聲固相檢測儀(12)連接的數據采集器(20)，所述數據采集器(20)將從所述壓力傳感器(10)和超聲固相檢測儀(12)采集到的信息傳輸至計算機(21); 所述高度調節(jié)裝置(25)用于調整所述待測井眼清潔工具(11)的傾斜角度，或者直接調整所述模擬套管(19)的傾斜角度，繼而調整所述待測井眼清潔工具(11)的傾斜角度。2.如權利要求1所述井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:所述高度調節(jié)裝置(25)為與所述待測井眼清潔工具(11)連接的偏心調節(jié)器，或者是高度能分別進行調整的支撐裝置(14)，及與所述支撐裝置(14)配套使用的、高度可調的電機(8)支撐架。3.如權利要求1所述井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:所述模擬套管(19)為透明有機玻璃管，且管壁上設有多個取料口( 15)。4.如權利要求1或2或3所述井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:所述供料裝置包括巖肩注入裝置和鉆井液注入裝置;所述鉆井液注入裝置包括通過管線依次連接的固液分離裝置(22)、泥漿罐(I)、截止閥1(2)、栗(3)、止回閥(28)、截止閥11(4)和流量計(5)，從所述待測井眼清潔工具(11)后端輸出的混合液經所述固液分離裝置(22)進入泥漿罐(I);所述巖肩注入裝置通過管道并入流量計(5)與模擬套管(19)前端的管線;所述巖肩注入裝置包括巖肩保存箱(6)和用于把所述巖肩保存箱(6)內的巖肩送入管線中的輸入裝置(7)。5.如權利要求4所述井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:所述泥漿罐(I)還連接有電動調節(jié)閥(29)，用于精確輸出泥漿罐(I)內的鉆井液。6.如權利要求4所述井眼清潔工具試驗裝置，其特征在于:所述栗(3)為柱塞栗或離心栗O7.利用權利要求1所述井眼清潔工具試驗裝置對井眼清潔工具進行性能測試的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將待測試的井眼清潔工具(11)安裝在模擬套管(19)內部； 2)利用高度調節(jié)裝置(25)調節(jié)所述井眼清潔工具(11)的傾斜角度； 3)開啟電機(8)，井眼清潔工具(11)旋轉工作； 4)利用供料裝置從所述模擬套管(19)前端向其內部輸送鉆井液和巖肩，在模擬套管(19)內混合，利用數據采集器(20)將壓力傳感器(10)、超聲固相檢測儀(12)采集到的數據傳輸至計算機(21);從所述井眼清潔工具(11)后端輸出的混合液又回到所述供料裝置中，循環(huán)使用。
【文檔編號】E21B47/06GK105909235SQ201610490992
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】吳欣袁, 李娜, 王建龍, 劉軒, 李瑞明, 董繼平, 杜強, 劉超
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司