[發(fā)明專利]超臨界流體鉆完井模擬試驗(yàn)裝置

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2011-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102086764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞和;倪紅堅(jiān);杜玉昆;岳偉民;霍洪俊;雷鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(華東)
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B21/08
• 代理公司: 濰坊正信專利事務(wù)所 37216
• 代理人: 張?jiān)豢?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆完井技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種超臨界流體鉆完井模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在當(dāng)前能源緊張的形勢(shì)下，為保證我國(guó)的能源安全，必須形成新的方法、發(fā)展新的技術(shù)，有效提高油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)效率。以超臨界二氧化碳為代表的超臨界流體既具有氣體的低粘度和易擴(kuò)散性，也具有液體的高密度和溶解性好的特點(diǎn)，是極具油氣資源勘探開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力的鉆完井流體介質(zhì)。超臨界流體鉆完井技術(shù)的發(fā)展，首先需要研發(fā)必備的試驗(yàn)裝置，開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究，然而現(xiàn)有的常規(guī)流體鉆完井試驗(yàn)裝置存在如下不足：工作壓力或工作溫度太低，無(wú)法滿足超臨界流體調(diào)制和工作時(shí)所需的基本條件；井筒內(nèi)部壓力、溫度等參數(shù)不能精確控制，無(wú)法模擬實(shí)際鉆完井過(guò)程中流體狀態(tài)的精確轉(zhuǎn)換；測(cè)量設(shè)備針對(duì)性差，無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映出超臨界流體鉆完井過(guò)程中的參數(shù)變化。因此建立一套超臨界流體鉆完井的模擬試驗(yàn)裝置，是目前超臨界流體鉆完井技術(shù)研究的一個(gè)必要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為開(kāi)展基礎(chǔ)理論提供一套超臨界流體鉆完井模擬試驗(yàn)裝置，使其可以更加客觀真實(shí)地模擬超臨界流體鉆完井試驗(yàn)過(guò)程，直觀地反映模擬超臨界流體鉆完井過(guò)程井筒參數(shù)分布和對(duì)地層的作用情況。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：超臨界流體鉆完井模擬試驗(yàn)裝置，包括主循環(huán)回路，所述主循環(huán)回路由儲(chǔ)罐、增壓泵、加熱器、鉆完井模擬測(cè)試臺(tái)、分離器和冷卻器通過(guò)管線依次聯(lián)接而成；所述的鉆完井模擬測(cè)試臺(tái)包括井筒，所述井筒的底部設(shè)有模擬巖芯，所述模擬巖芯的上方設(shè)有鉆具，所述鉆具具有中空的供超臨界流體流過(guò)的鉆具通道，所述模擬巖芯與所述鉆具之間設(shè)有可移動(dòng)的擋板，所述鉆具與所述井筒的內(nèi)壁之間形成環(huán)形空腔，所述井筒上部的側(cè)壁上設(shè)有與所述井筒的內(nèi)腔連通的井筒出口。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鉆具包括自所述井筒的上方伸入井筒內(nèi)的鉆柱，所述鉆柱具有中空的供超臨界流體流過(guò)的鉆柱通道，所述鉆柱的底端安裝有鉆頭，所述鉆頭上設(shè)有供超臨界流體流出的鉆頭噴嘴。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在所述主循環(huán)回路上、所述鉆完井模擬測(cè)試臺(tái)的井筒內(nèi)及所述模擬巖芯周圍分別設(shè)有若干壓力傳感器接口、溫度傳感器接口和流量計(jì)接口。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在所述井筒的外部設(shè)有用于控制井筒內(nèi)部壓力及溫度的壓力控制器和溫度控制器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的超臨界流體鉆完井模擬試驗(yàn)裝置還包括調(diào)壓支路，所述調(diào)壓支路與所述主循環(huán)回路連通，所述調(diào)壓支路上設(shè)有溢流閥。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在使用時(shí)，首先密封模擬巖芯使其保持一定圍壓和孔隙壓力，其次開(kāi)啟溫度調(diào)控元件，即加熱器、冷卻器以及井筒外部的溫度控制器，將主循環(huán)回路上的閥門依次打開(kāi)，放出儲(chǔ)罐中的流體使其充滿主循環(huán)回路，啟動(dòng)并調(diào)節(jié)增壓泵、加熱器，調(diào)制流體的流量、壓力和溫度，使其達(dá)到超臨界狀態(tài)，通過(guò)調(diào)壓支路上的溢流閥控制主循環(huán)回路的壓力，使主循環(huán)回路內(nèi)的流體形成穩(wěn)定循環(huán)，當(dāng)流體達(dá)到試驗(yàn)要求條件時(shí)，將井筒內(nèi)的擋板移位，開(kāi)始試驗(yàn)測(cè)試，超臨界流體從井筒入口通過(guò)鉆柱進(jìn)入鉆頭，經(jīng)鉆頭噴嘴噴出后作用于模擬巖芯，之后，攜帶有模擬巖芯雜質(zhì)的流體沿環(huán)形空腔上返，經(jīng)井筒出口流出至分離器，進(jìn)行固相和液相分離，分離后的流體經(jīng)冷卻器制冷后回到儲(chǔ)罐，之后即可對(duì)分離后的固相雜質(zhì)和模擬巖芯進(jìn)行分析。

本發(fā)明在井筒內(nèi)和模擬巖芯周圍布置的壓力傳感器和溫度傳感器可以測(cè)得井筒內(nèi)以及模擬巖芯側(cè)壁的壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)，配合外設(shè)的監(jiān)測(cè)儀器可進(jìn)行沿程壓力、溫度和流量的實(shí)時(shí)采集和分析，通過(guò)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)及時(shí)有效評(píng)價(jià)試驗(yàn)效果，鉆完井模擬巖芯規(guī)格可根據(jù)后續(xù)試驗(yàn)調(diào)整，失真度小，試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度高，鉆完并模擬測(cè)試臺(tái)通過(guò)設(shè)在井筒外部的壓力控制器和溫度控制器可以控制井筒內(nèi)部的溫度和壓力，模擬實(shí)際鉆完井工況。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中鉆完井模擬測(cè)試臺(tái)的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖中：1-儲(chǔ)罐；2-增壓泵；3-加熱器；4-鉆完井模擬測(cè)試臺(tái)；5-分離器；6-冷卻器；7-鉆柱通道；8-鉆柱；9-鉆頭；10-鉆頭噴嘴；11-擋板；12-擋板控制器；13-井筒出口；14-環(huán)形空腔；15-井筒；16-模擬巖芯；17-井筒底孔；18-溢流閥。

具體實(shí)施方式