[發(fā)明專利]一種隨鉆氣侵模擬實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710389080.8
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107060737B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 羅方偉;孫文勇;牛蘊;胡家順;王增年;梁爽;趙永濤;劉文才;李默松;吳祚祥;李佳宜
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團安全環(huán)保技術研究院
• 主分類號: E21B47/107
• 分類號: E21B47/107
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝

本申請實施方式公開了一種隨鉆氣侵模擬實驗裝置及實驗方法，其中，所述裝置包括氣液輸送機構、井筒模擬實驗機構以及數(shù)據處理機構，其中：所述氣液輸送機構包括氣液混合器以及與所述氣液混合器相連的氣體支路和泥漿支路，所述氣體支路包括依次相連的空氣壓縮機和儲氣罐，所述儲氣罐與所述氣液混合器相連；所述泥漿支路包括依次相連的泥漿罐、加熱器和柱塞泵，所述柱塞泵與所述氣液混合器相連；所述井筒模擬實驗機構包括多普勒超聲原理實驗段和井下溢流模擬測試段；所述數(shù)據處理機構包括依次相連的前端放大器、模數(shù)采集器以及計算機，所述前端放大器與所述井筒模擬實驗機構相連。本申請?zhí)峁┑募夹g方案，能夠為精確、及時地檢測氣侵提供數(shù)據支持。

技術領域

本申請涉及石油天然氣勘探技術領域，特別涉及一種隨鉆氣侵模擬實驗裝置及實驗方法。

背景技術

在石油天然氣勘探開發(fā)過程中，鉆井、試油、試氣以及采油、采氣過程中都有可能發(fā)生井噴事故，井噴事故往往導致火災、爆炸、環(huán)境污染、人員傷亡、設備損壞、油氣層破壞等嚴重損害的發(fā)生，預防和控制井噴的發(fā)生是油氣田勘探開發(fā)安全工作的第一要務。

溢流是井噴的先兆，溢流發(fā)生的直接原因是地層流體(油、氣、水)侵入井筒，其中尤以氣侵危害最大。溢流發(fā)生時，若能及時發(fā)現(xiàn)并采取合理的處理措施，可以避免或控制井噴事故的發(fā)生，最低也可以為發(fā)生井噴后搶險和壓井創(chuàng)造有利條件，降低井噴造成的危害程度。鉆井過程中油氣水侵(特別是氣侵)的及時發(fā)現(xiàn)，能夠為排除溢流、重建壓力平衡贏得寶貴時間，大大降低二次井控的難度，因此早期溢流監(jiān)測是實現(xiàn)油氣井井噴預防的主要技術手段之一。

目前陸上鉆井的主要溢流監(jiān)測方法有泥漿池液面增量法、鉆井液流量監(jiān)測法、聲波氣侵監(jiān)測法和隨鉆氣侵監(jiān)測法等，從傳感器安裝位置分類可分為地面和井下。地面監(jiān)測方法特點是操作簡便，但泥漿池液面增量法需要被氣體侵入的泥漿達到地面后才能開展檢測，存在報警滯后的問題，鉆井液流量監(jiān)測法受到傳感器測量精度和現(xiàn)場工況復雜程度限制，存在誤報較多的問題，聲波氣侵監(jiān)測法由于聲波信號易受干擾、處理復雜，存在判斷失真的問題。井下隨鉆氣侵監(jiān)測工具目前多采用隨鉆地層測試、井下微流量測量、井下溫度測量等技術進行氣侵識別，這些技術依賴于氣侵發(fā)生引起的間接參數(shù)變化進行識別，當測量到井下壓力異常、井下溫度異常、鉆井液流速異常時觸發(fā)報警，也存在誤報較多、溢流量難以計算的問題。

發(fā)明內容

本申請實施方式的目的是提供一種隨鉆氣侵模擬實驗裝置及實驗方法，能夠為精確、及時地檢測氣侵提供數(shù)據支持。

為實現(xiàn)上述目的，本申請一方面提供一種隨鉆氣侵模擬實驗裝置，所述裝置包括氣液輸送機構、井筒模擬實驗機構以及數(shù)據處理機構，其中：所述氣液輸送機構包括氣液混合器以及與所述氣液混合器相連的氣體支路和泥漿支路，所述氣體支路包括依次相連的空氣壓縮機和儲氣罐，所述儲氣罐與所述氣液混合器相連；所述泥漿支路包括依次相連的泥漿罐、加熱器和柱塞泵，所述柱塞泵與所述氣液混合器相連；所述井筒模擬實驗機構包括多普勒超聲原理實驗段和井下溢流模擬測試段，其中，所述多普勒超聲原理實驗段包括筒體和設置于所述筒體的筒壁外部的超聲波收發(fā)傳感器探頭，所述筒體中填充有泥漿和氣體的混合物；所述井下溢流模擬測試段包括上筒體和下筒體，所述下筒體內設置有巖心支撐架，所述巖心支撐架上放置有巖心樣品，所述上筒體和下筒體內設置有監(jiān)測短節(jié)，所述監(jiān)測短節(jié)包括電池段和探頭段，所述探頭段的下端設置有PDC鉆頭，所述PDC鉆頭相抵于所述巖心樣品，所述探頭段上設置有超聲波收發(fā)傳感器探頭，所述探頭段在設置于所述上筒體上方的電機的帶動下轉動，所述上筒體和所述下筒體內填充有泥漿和氣體的混合物；所述數(shù)據處理機構包括依次相連的前端放大器、模數(shù)采集器以及計算機，所述前端放大器與所述井筒模擬實驗機構相連。

進一步地，所述儲氣罐上設置有安全閥，所述儲氣罐與所述氣液混合器之間依次設置有流量控制閥和質量流量計，所述質量流量計與所述模數(shù)采集器之間通過信號線相連。