[發明專利]一種氣舉無隔水管泥漿回收模擬試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210623669.0
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN115059422A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 陳浩文;殷國樂;秦如雷;王林清;和國磊;許本沖;劉曉林;于彥江;王偲;盧秋平;李彬;曾靜;李星辰;熊亮;申凱翔;史浩賢;寧波
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）;中國地質科學院勘探技術研究所;廣州海洋地質調查局
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B21/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 史云聰

本發明公開一種氣舉無隔水管泥漿回收模擬試驗裝置及方法，包括空氣壓縮機、測試控制系統以及依次連接的頂驅、氣水龍頭、雙壁鉆桿、氣水混合器和單壁鉆桿，測試控制系統包括氣液分離罐、泥漿罐、返漿泵、流量計、液位計和控制單元，雙壁鉆桿的環狀間隙上端連通空氣壓縮機，下端連通氣水混合器，雙壁鉆桿的內管上端連通氣液分離罐，下端連通氣水混合器，單壁鉆桿上端連通氣水混合器，氣液分離罐與泥漿罐連通，液位計設置于泥漿罐上，泥漿罐出口連通返漿泵，返漿泵出口通過返漿管通向井內，流量計設置于返漿管上。本發明能夠模擬氣舉無隔水管泥漿回收過程，摸清各影響因素與泥漿上返流量的關系，為氣舉工藝用于無隔水管泥漿回收奠定基礎。

技術領域

本發明涉及海洋鉆探設備技術領域，特別是涉及一種氣舉無隔水管泥漿回收模擬試驗裝置及方法。

背景技術

海洋無隔水管泥漿回收鉆井工藝，工作原理是利用水下泥漿舉升泵將上返至井口的泥漿舉升，通過單獨的泥漿上返管匯輸送返回至鉆井平臺，進行泥漿的回收再利用，可解決泥漿污染海水的問題，同時實現雙梯度鉆井的功能。但傳統的無隔水管泥漿回收鉆井工藝依靠水下的舉升泵來舉升泥漿，存在如下弊端：(1)水下設備復雜，可靠性差；(2)含巖屑的泥漿對舉升泵的沖蝕磨損，易導致泵損壞；(3)水下設備不易日常檢修維護。

針對以上問題，可借鑒陸地常用的氣舉反循環鉆井原理，通過甲板的空壓機向泥漿上返管線內注氣，利用氣體舉升泥漿代替水下泵舉，實現泥漿的回收。氣舉用于無隔水管泥漿回收技術可有效簡化水下設備，提高系統工作可靠性。

進行無隔水管條件下的泥漿回收時，需實時控制舉升泥漿的流量等于泥漿上返至井口的流量。若大于則會出現將額外的海水一并回收，影響泥漿的性能；若小于則會出現上返至井口的泥漿溢出，污染海洋環境。在傳統的水下泵舉工藝中，可通過舉升泵的調頻來實現舉升泥漿流量的變化；但對于氣舉泥漿舉升工藝，目前處于前期可行性分析，尚無相關實踐應用，因此亟需一種可用于上述工況模擬的試驗裝置以進行相關研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種氣舉無隔水管泥漿回收模擬試驗裝置及方法，以解決上述現有技術存在的問題，能夠模擬氣舉無隔水管泥漿回收過程，摸清各影響因素與泥漿上返流量的關系，為氣舉工藝用于無隔水管泥漿回收奠定基礎。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種氣舉無隔水管泥漿回收模擬試驗裝置，包括空氣壓縮機、測試控制系統以及依次連接的頂驅、氣水龍頭、雙壁鉆桿、氣水混合器和單壁鉆桿，所述測試控制系統包括氣液分離罐、泥漿罐、返漿泵、流量計、液位計和控制單元，所述雙壁鉆桿的環狀間隙上端通過所述氣水龍頭的注氣口連通所述空氣壓縮機，所述雙壁鉆桿的環狀間隙下端連通所述氣水混合器，所述雙壁鉆桿的內管上端連通所述氣水龍頭的排渣口，所述氣水龍頭的排渣口通過所述頂驅連通所述氣液分離罐，所述雙壁鉆桿的內管下端連通所述氣水混合器，所述單壁鉆桿上端連通所述氣水混合器，所述氣液分離罐的出液口與所述泥漿罐連通，所述液位計設置于所述泥漿罐上用于檢測所述泥漿罐內液位，所述泥漿罐的出口連通所述返漿泵進口，所述返漿泵出口通過返漿管通向井內，所述流量計設置于所述返漿管上，所述空氣壓縮機、所述返漿泵、所述流量計和所述液位計均與所述控制單元電連接。

優選地，所述氣液分離罐上端設有進漿口，所述頂驅通過排漿管連通所述進漿口，所述氣液分離罐下端設置所述出液口，所述氣液分離罐頂端設有排氣組件，所述氣液分離罐內設有分離組件。

優選地，所述排氣組件包括排氣管和傘形擋板，所述排氣管下端伸入所述氣液分離罐內并連接所述傘形擋板，所述排氣管伸入所述氣液分離罐內的外周面上設有多個排氣孔。

優選地，所述分離組件包括沿高度方向交錯并間隔設置的多個分離板，各所述分離板均由連接在所述氣液分離罐內壁的一端向另一端傾斜向下設置。