一種鉆井井控模擬教學(xué)實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣開發(fā)領(lǐng)域的實驗裝置，特別涉及一種鉆井井控模擬教學(xué)實驗
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井工程是石油工程的一門專業(yè)必修課，實踐性要求較高，其特點是課程內(nèi)容與現(xiàn)場生產(chǎn)聯(lián)系緊密，理論與生產(chǎn)緊密相連。由于招生規(guī)模的擴大和現(xiàn)場實際生產(chǎn)條件的限制，學(xué)生的鉆井生產(chǎn)實習(xí)和實踐教學(xué)難度不斷加大，特別是作為高危行業(yè)的石油鉆井，在現(xiàn)場實習(xí)過程中，學(xué)生只能以參觀形式學(xué)習(xí)，不能進行實際的操作訓(xùn)練。由于學(xué)生對現(xiàn)場實際工藝過程缺乏認識，在涉及與現(xiàn)場相關(guān)的問題時，時常出現(xiàn)與實際脫節(jié)現(xiàn)象，但目前缺乏相應(yīng)的實驗教學(xué)設(shè)備。國內(nèi)外資料調(diào)研表明，雖然國內(nèi)外井控模擬實驗井和模擬裝置形式多樣，設(shè)計方案各有千秋，但迄今為止沒有能夠?qū)崿F(xiàn)配合課堂教育，提高動手能力和完成開放性實驗的井控模擬實驗裝置，因此，有必要研發(fā)一種小型、簡單、形象、可操作性能夠培養(yǎng)學(xué)生動手能力、加深對理論知識理解的井控模擬教學(xué)實驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種鉆井井控模擬教學(xué)實驗裝置，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、在室內(nèi)加深學(xué)生對井控理論知識的理解和掌握、進行與鉆井現(xiàn)場相似的井控模擬操作，提升他們的井控工藝的基本技能，達到工程實踐的目的。
[0004]本發(fā)明提到的一種鉆井井控模擬教學(xué)實驗裝置，包括井筒模擬系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、氣液混合循環(huán)系統(tǒng)、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五部分，其中井筒模擬系統(tǒng)包括模擬鉆柱的有機玻璃內(nèi)管(I)、模擬套管的有機玻璃外管(2 )、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(3 )、單流閥(4)，有機玻璃內(nèi)管(I)的外側(cè)設(shè)有有機玻璃外管(2 )，在有機玻璃內(nèi)管(I)的頂部設(shè)有提供鉆柱旋轉(zhuǎn)動力的內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(3)和單流閥(4)，底部通過閥門(35)連接到氣液兩相混合器(18);
所述的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括鉆井液循環(huán)管路壓力計(5)、鉆井液流量計(6)、鉆井液計量泵(7 )、鉆井液儲存罐(8 )，鉆井液儲存罐(8 )通過鉆井液計量泵(7 )、鉆井液流量計(6 )和鉆井液循環(huán)管路壓力計(5)連接到有機玻璃內(nèi)管(I)的上部，所述的井筒模擬系統(tǒng)通過管道連接氣液分離器(25 )，鉆井液返回到鉆井液儲存罐(8 )，形成鉆井液循環(huán)；
所述的加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(10)、加重鉆井液流量計
(11)、加重鉆井液計量泵(12)、加重鉆井液儲存罐(13)，加重鉆井液儲存罐(13)依次通過加重鉆井液計量泵(12)、加重鉆井液流量計(11 )、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(10)連接到有機玻璃內(nèi)管(I)的上部；
所述的氣液混合循環(huán)系統(tǒng)包括氣體管路壓力計(15)、氣體流量計(16)、帶有儲存罐的氣體壓縮機(17)、氣液兩相混合器(18)、地層液相流體管路壓力計(19)、地層液相流體流量計(20)、地層液相流體儲存罐(21)和氣液分離器(25)，帶有儲存罐的氣體壓縮機(17)依次通過氣體流量計(16)、氣體管路壓力計(15)連接到氣液兩相混合器(18);所述的地層液相流體儲存罐(21)依次通過地層液相流體流量計(20)、地層液相流體管路壓力計(19)連接到氣液兩相混合器(18)，
計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機(26)、控制機柜(27)。
[0005]優(yōu)選的，上述的有機玻璃內(nèi)管(I)上部與單流閥(4)、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(3)連接，可以模擬鉆柱旋轉(zhuǎn)；有機玻璃內(nèi)管(I)和有機玻璃外管(2)組成的井筒的上部和下部均米用金屬外殼材料對其進行密封，在上部設(shè)有三個外部接口，同時還設(shè)有螺紋連接方式以便連接井口注入設(shè)備；井筒的下部需要有兩個接口用于連接地層液相流體進入通道和井漏通道。
[0006]優(yōu)選的，上述的計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中控制機柜(27)分別與鉆井液流量計(6)、鉆井液循環(huán)管路壓力計(5)、加重鉆井液流量計(11 )、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(10)、鉆井液流量計(20 )、鉆井液管路壓力計(19 )、氣體流量計(16 )、氣體管路壓力計(15 )連接，并且與計算機(26)連接，計算機(26)能夠控制壓力計、流量計的大小，收集壓力、流量數(shù)據(jù)，并能夠?qū)崟r顯示。
[0007]上述的鉆井液循環(huán)管路壓力計(5)的一側(cè)設(shè)有直動型壓力控制閥門(23)，作為安全閥防止液壓系統(tǒng)過載，或者作為溢流閥使液壓系統(tǒng)中壓力保持恒定；或者作制動閥，對執(zhí)行結(jié)構(gòu)進行緩沖、制動。
[0008]上述的鉆井液儲存罐(8)的一側(cè)設(shè)有鉆井液染色裝置(9)，所述的加重鉆井液儲存罐(13)的一側(cè)設(shè)有加重鉆井液染色裝置(14)，所述的地層液相流體儲存罐(21)的一側(cè)設(shè)有地層液相流體染色裝置(22 )。
[0009]上述的有機玻璃內(nèi)管(I)上部的通過返回管路壓力計(24)、第二壓力控制閥(30)和直動型壓力控制閥門(23)連接到鉆井液儲存罐(8)的輸送管道。
[0010]上述的加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(10)與內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(3)之間設(shè)有立壓表(37)、第一壓力控制閥(29 )和第三壓力控制閥(31)。
[0011]上述的有機玻璃內(nèi)管(I)底部通過井底壓力表(36)和閥門(35)連接到氣液兩相混合器(18)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明為鉆井工程的井控實踐教學(xué)增添了新的教學(xué)實驗設(shè)備，為鉆井方向的學(xué)生提供了新的工程實踐手段，是目前提高學(xué)生工程實踐能力的重要途徑；
2、本發(fā)明設(shè)備簡單，易組裝，學(xué)生在實驗過程中能夠親自動手完成，可以激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，加深學(xué)生對鉆井井控理論知識的理解和掌握，還可以進行與鉆井井控現(xiàn)場相似的模擬操作，使學(xué)生身臨其境，提升他們的鉆井井控工藝的基本技能，達到工程實踐的目的，避免了因現(xiàn)場操作帶來的危險等不安定因素，為學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)鉆井井控現(xiàn)場打下堅實基礎(chǔ)；
3、本發(fā)明在井口和井底都有壓力表，能有效控制各個壓力之間的關(guān)系，有效模擬鉆井液循環(huán)、固井注水泥、井漏、氣體溢流、液體溢流、井涌、井噴、司鉆法壓井、工程師法壓井、反循環(huán)壓井等工況。
【附圖說明】
[0013]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 上圖中:有機玻璃內(nèi)管1、有機玻璃外管2、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機3、單流閥4、鉆井液循環(huán)管路壓力計5、鉆井液流量計6、鉆井液計量泵7、鉆井液儲存罐8、鉆井液染色裝置9、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計10、加重鉆井液流量計11、加重鉆井液計量泵12、加重鉆井液儲存罐13、加重鉆井液染色裝置14、氣體管路壓力計15、氣體流量計16、帶有儲存罐的氣體壓縮機17、氣液兩相混合器18、地層液相流體管路壓力計19、地層液相流體流量計20、地層液相流體儲存罐21、地層液相流體染色裝置22、直動型壓力控制閥門23、返回管路壓力計24、氣液分離器25、計算機26、控制機柜27、鉆井液計量泵28、第一壓力控制閥29、第二壓力控制閥30、第三壓力控制閥31、第四壓力控制閥32、第五壓力控制閥33、第六壓力控制閥34、閥門35、井底壓力表36、立壓表37、四通38。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的提到的鉆井井控模擬教學(xué)實驗裝置，包括井筒模擬系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、氣液混合循環(huán)系統(tǒng)、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五部分，
井筒模擬系統(tǒng)包括模擬鉆柱的有機玻璃內(nèi)管1、模擬套管的有機玻璃外管2、提供鉆柱旋轉(zhuǎn)動力的內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機3、單流閥4。有機玻璃內(nèi)管I上部與單流閥4、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機3連接，可以模擬鉆柱旋轉(zhuǎn)。單流閥4的作用在于只允許鉆井液從上部往下流，而不允許往上流；單流閥4可以拆除。有機玻璃內(nèi)管1、有機玻璃外管2組成的井筒的上部和下部均采用金屬外殼材料對其進行密封并連接至井筒主體。在安裝過程采用螺紋密封的管聯(lián)接的形式對其進行嚴(yán)格的密封處理，達到實驗需要。在上部需要有三個外部接口，同時還要有螺紋連接方式以便連接井口注入設(shè)備。下部需要有兩個接口用于連接地層液相流體侵入通道和井漏通道。其接口處連接方式均為螺紋連接，螺紋的大小規(guī)格由管路的規(guī)格決定。密封方式采用墊圈密封，可滿足實驗需要。
[0015]本發(fā)明的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括鉆井液儲存罐8、鉆井液計量泵7、鉆井液流量計6、鉆井液循環(huán)管路壓力計5、鉆井液染色裝置9。管線依次連接鉆井液染色裝置9、閥門、鉆井液儲存罐8、閥門、鉆井液計量泵7、鉆井液流量計6、鉆井液循環(huán)管路壓力計5、閥門、四通、井筒模擬系統(tǒng)。承載鉆井液的儲液