[發明專利]深井超深井圍壓射流模擬裝置

有效

• 申請號: 201710468612.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107100548B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 李敬彬;張廣清;黃中偉;李根生;史懷忠;李威昌;陸沛青
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力;王春光

本發明為一種深井超深井圍壓射流模擬裝置，包括頂部能開啟、且能密封的釜體，所述釜體內的一側壁上能拆卸地設置有射流受體，所述釜體內還設置有能加壓流體、且能使流體循環流動的柱塞泵，所述柱塞泵的出口連通有與所述射流受體同軸設置的射流噴嘴，所述射流噴嘴的出口中心與所述射流受體的端面中心呈相對設置；所述釜體上連通有能給所述釜體加壓的靜壓泵，所述釜體的底部連通設置有泄壓閥和排液閥。該裝置可以獲得較高的圍壓值，能夠模擬深井超深井中的高壓射流過程，為深井超深井鉆井水力射流輔助破巖提高鉆速的研究具有指導意義。

技術領域

本發明涉及石油天然氣開采技術領域，尤其涉及一種能模擬深井超深井中的高圍壓條件的深井超深井圍壓射流模擬裝置。

背景技術

我國陸地油氣資源分布呈現一定的格局。東部地區是石油資源主力生產區，淺層及中深層的勘探程度相對較高，而深層以及超深層探明程度相對卻較低，因此東部地區深部地層的開采潛力是很大的；在中部地區，天然氣相對較為富集，然而深部地層的天然氣儲量占中部地區總儲量的50％以上；對于西部地區，有近70％油氣資源處于深部地層，未來，西部地區將會是我國油氣產量的主要接替區。由以上的油氣分布格局可以看出，石油天然氣開采必須重視深部地層的勘探與開發，不斷的去發展深井(井深在4500～6000米的直井)以及超深井(井深在6000～9000米的直井)鉆井技術，充分的獲取地層深部的油氣資源，只有這樣才能立足市場，才能獲得更多的效益，進一步為能源安全作出強有力的保障。

近幾年來，隨著深層找油找氣力度的加大，深井超深井的應用越來越多。然而深井超深井溫度、壓力很高，地質條件和工程條件異常復雜,導致深井超深井鉆井施工復雜，事故發生率高，造成其鉆速較低，工作時間極大延長，在人力、物力、財力上造成了極大的浪費。由此可見，研究深井超深井提速鉆井技術尤為重要。

目前提高深井超深井機械鉆速的方法很多，其中包括采用超高壓噴射鉆井技術，通過鉆井液全部增壓或部分增壓使射流直接或輔助破巖，也可利用水力脈沖空化射流鉆井技術，通過產生水力脈沖、瞬時負壓和空化沖蝕等效應來提高清巖效率和改變井底巖石應力狀態，從而提高機械鉆速。

為了研究在深井超深井環境中高壓水射流破巖、清巖等作用機理及效果，需要開展地面模擬試驗。由于深井超深井中射流與巖石均處在高圍壓環境中，因此在地面需要模擬高圍壓條件。目前均利用憋壓的方式加載圍壓，即通過控制出口閥的開度來控制圍壓容器內的壓力，該方法存在動能與壓能相互轉換的問題，即圍壓容器內的壓力由高速流體的動能轉化而來，不能模擬真實的井下射流環境，且所能達到的最高圍壓有限(一般≤40MPa)。然而對于深井超深井，地層壓力很高甚至可以到達上百兆帕，由此可見憋壓的加載方式不足以模擬深井超深井中高圍壓環境。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種深井超深井圍壓射流模擬裝置，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深井超深井圍壓射流模擬裝置，克服現有技術中憋壓的加載方式無法滿足深井超深井圍壓要求的問題，該裝置可以獲得較高的圍壓值，能夠模擬深井超深井中的高壓射流過程，為深井超深井鉆井水力射流輔助破巖提高鉆速的研究具有指導意義。

本發明的目的是這樣實現的，一種深井超深井圍壓射流模擬裝置，包括頂部能開啟、且能密封的釜體，所述釜體內的一側壁上能拆卸地設置有射流受體，所述釜體內還設置有能加壓流體、且能使流體循環流動的柱塞泵，所述柱塞泵的出口連通有與所述射流受體同軸設置的射流噴嘴，所述射流噴嘴的出口中心與所述射流受體的端面中心呈相對設置；所述釜體上連通有能給所述釜體加壓的靜壓泵，所述釜體的底部連通設置有泄壓閥和排液閥。

在本發明的一較佳實施方式中，所述釜體內設置有能支撐所述射流噴嘴、且能水平移動地改變所述射流噴嘴與所述射流受體間距的噴距調節裝置。