[發明專利]一種井下防噴器實驗臺架裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201310426372.6
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103573256A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉清友;徐濤;黎偉
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/117
• 分類號: E21B47/117;E21B33/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種井下防噴器開展相關室內試驗的實驗技術，具體是一種用于對帶有膠筒的井下防噴器進行密封試驗測試和功能驗證的實驗臺架裝置及其操作方法。

背景技術

在石油天然氣勘探開發中，隨著現代石油鉆采技術的發展，如深井、超深井、高壓油氣井及廣泛采用的平衡鉆井工藝的發展，特別是在為發現、解放和保護油氣層而日益受到重視的欠平衡（負壓）鉆井技術中，由于井下壓力高而復雜，如果僅靠地面井控設備控制鉆井過程中流體的流動和井內壓力會大大增加井噴事故發生的可能性，位于深部地層的流體一旦失去控制，就會導致井噴失控和造成鉆井設備損壞，進而危及鉆井人員的安全和自然環境的污染，最后因油氣資源的嚴重破壞而導致油氣井報廢等后果發生。當一種包含高壓流體的地下構造在鉆井過程中被鉆頭刺穿時，流體的局部壓力可能會完全超過位于其上部泥漿的液柱壓力，這樣的情況下可能出現井涌現象并且最終導致來自于井環的鉆井泥漿形成井噴。防噴器作為能及時發現和控制溢流現象，避免油氣資源浪費并保護鉆井設備及人身安全的關鍵井控裝置部件，對鉆井、修井和試油等整個鉆井工程作業過程中控制井口壓力和防止井噴事故都起著非常重要的作用。防噴器系統經歷了三個發展階段：第一階段為手動閘板防噴器；第二階段為液壓閘板防噴器和環形防噴器；第三階段為以高壓、大通徑、可變徑和不斷完善的結構為主要特征的液壓防噴器，現在國內外正在著手開發完善以井下防噴器為代表的第四代產品。

防噴器系統作為鉆井井控裝置中的核心設備，目前各種各樣的井口防噴器雖已能有效控制井口井涌井噴事件，但是關閉井口防噴器防止流體流動或控制壓力就有可能會增加井下井噴的可能性。井下井噴事故的出現對于油氣地層、鉆井設備和人員安全仍然有很大的威脅，而地面井控操作可能會存在由于操作失誤和設備故障引起的地面井噴失控的問題，所以通過對井下防噴器的設計研究就可能解決這類問題，也能在深井鉆探過程中有效地控制井噴以保證在規定的時間內圓滿的完成工作要求和提高生產地安全性。

在井下防噴器中，處于密封部分的膠筒是具有重要作用的核心部件之一，自從這類井下工具問世以來，在工具使用過程中的密封問題一直是人們所關注的重點。由于工具密封的主要元件—膠筒使用非線性材料制成，在井下防噴過程中通過膠筒座的擠壓變形而達到密封的作用，其理論研究較難，目前對這類密封元件的研究主要集中在工具的井下工作性能分析和室內試驗方面，如膠筒的耐溫耐壓以及膠筒對套管接觸應力模擬試驗研究等。通過調研得知位于新疆的吐哈油田鉆采工藝研究院曾開展過有關膠筒接觸應力的相關模擬試驗研究，其通過在套管壁周圍分布應力傳感器，測得膠筒在密封環空時接觸應力的大小及分布情況，試驗結果對這類井下工具的設計和現場使用提供了重要的理論依據，具有十分重要的意義，目前國內也有學者結合相應的室內試驗裝置得到數據，再根據膠筒的設計原理、受力狀態及力學特征來分析壓縮式膠筒的工作溫度和工作壓差對其工作性能影響。

因此，在對這一類擁有密封膠筒的井下防噴器設計研究過程中，處于設計階段的工具在完成樣品制作后會進行相應的室內試驗來對其功能進行驗證，并結合試驗過程中的具體試驗結果反過來繼續對設計方案進行改進和完善，然后再試驗再改進，直到滿足現場運用的要求為止。在新的井下防噴器從設計在投入現場大規模實際運用過程中，開展相關室內試驗必不可少，而與之相配套的室內實驗臺架裝置的設計和制造更具有十分重要的作用和意義。

發明內容

為了對包含密封膠筒裝置的井下防噴器的密封性能進行試驗研究，同時利用室內實驗臺架裝置對現場實際工況的近似模擬試驗來對新型井下防噴器的進一步優化設計提供參考，本發明提供一種用于井下防噴器的實驗臺架，該實驗臺架通過壓力施加裝置和測試套筒相配合，能夠有效的對膠筒在受外載荷條件下的密封效果進行考察，同時該臺架結構簡單，操作便捷省力。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：