一種鉆井井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)裝置，特別涉及一種鉆井井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井工程是石油工程的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，實(shí)踐性要求較高，其特點(diǎn)是課程內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)聯(lián)系緊密，理論與生產(chǎn)緊密相連。由于招生規(guī)模的擴(kuò)大和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)條件的限制，學(xué)生的鉆井生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)難度不斷加大，特別是作為高危行業(yè)的石油鉆井，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生只能以參觀形式學(xué)習(xí)，不能進(jìn)行實(shí)際的操作訓(xùn)練。由于學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝過(guò)程缺乏認(rèn)識(shí)，在涉及與現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的問(wèn)題時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)與實(shí)際脫節(jié)現(xiàn)象，但目前缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。國(guó)內(nèi)外資料調(diào)研表明，雖然國(guó)內(nèi)外井控模擬實(shí)驗(yàn)井和模擬裝置形式多樣，設(shè)計(jì)方案各有千秋，但迄今為止沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)配合課堂教育，提高動(dòng)手能力和完成開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的井控模擬實(shí)驗(yàn)裝置，因此，有必要研發(fā)一種小型、簡(jiǎn)單、形象、可操作性能夠培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、加深對(duì)理論知識(shí)理解的井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種鉆井井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、在室內(nèi)加深學(xué)生對(duì)井控理論知識(shí)的理解和掌握、進(jìn)行與鉆井現(xiàn)場(chǎng)相似的井控模擬操作，提升他們的井控工藝的基本技能，達(dá)到工程實(shí)踐的目的。
[0004]本發(fā)明提到的一種鉆井井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括井筒模擬系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、氣液混合循環(huán)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五部分，其中井筒模擬系統(tǒng)包括模擬鉆柱的有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)、模擬套管的有機(jī)玻璃外管(2 )、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3 )、單流閥(4)，有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)的外側(cè)設(shè)有有機(jī)玻璃外管(2 )，在有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)的頂部設(shè)有提供鉆柱旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3)和單流閥(4)，底部通過(guò)閥門(mén)(35)連接到氣液兩相混合器(18);
所述的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(5)、鉆井液流量計(jì)(6)、鉆井液計(jì)量泵(7 )、鉆井液儲(chǔ)存罐(8 )，鉆井液儲(chǔ)存罐(8 )通過(guò)鉆井液計(jì)量泵(7 )、鉆井液流量計(jì)(6 )和鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(5)連接到有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)的上部，所述的井筒模擬系統(tǒng)通過(guò)管道連接氣液分離器(25 )，鉆井液返回到鉆井液儲(chǔ)存罐(8 )，形成鉆井液循環(huán)；
所述的加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(10)、加重鉆井液流量計(jì)
(11)、加重鉆井液計(jì)量泵(12)、加重鉆井液儲(chǔ)存罐(13)，加重鉆井液儲(chǔ)存罐(13)依次通過(guò)加重鉆井液計(jì)量泵(12)、加重鉆井液流量計(jì)(11 )、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(10)連接到有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)的上部；
所述的氣液混合循環(huán)系統(tǒng)包括氣體管路壓力計(jì)(15)、氣體流量計(jì)(16)、帶有儲(chǔ)存罐的氣體壓縮機(jī)(17)、氣液兩相混合器(18)、地層液相流體管路壓力計(jì)(19)、地層液相流體流量計(jì)(20)、地層液相流體儲(chǔ)存罐(21)和氣液分離器(25)，帶有儲(chǔ)存罐的氣體壓縮機(jī)(17)依次通過(guò)氣體流量計(jì)(16)、氣體管路壓力計(jì)(15)連接到氣液兩相混合器(18);所述的地層液相流體儲(chǔ)存罐(21)依次通過(guò)地層液相流體流量計(jì)(20)、地層液相流體管路壓力計(jì)(19)連接到氣液兩相混合器(18)，
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)(26)、控制機(jī)柜(27)。
[0005]優(yōu)選的，上述的有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)上部與單流閥(4)、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3)連接，可以模擬鉆柱旋轉(zhuǎn)；有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)和有機(jī)玻璃外管(2)組成的井筒的上部和下部均米用金屬外殼材料對(duì)其進(jìn)行密封，在上部設(shè)有三個(gè)外部接口，同時(shí)還設(shè)有螺紋連接方式以便連接井口注入設(shè)備；井筒的下部需要有兩個(gè)接口用于連接地層液相流體進(jìn)入通道和井漏通道。
[0006]優(yōu)選的，上述的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中控制機(jī)柜(27)分別與鉆井液流量計(jì)(6)、鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(5)、加重鉆井液流量計(jì)(11 )、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(10)、鉆井液流量計(jì)(20 )、鉆井液管路壓力計(jì)(19 )、氣體流量計(jì)(16 )、氣體管路壓力計(jì)(15 )連接，并且與計(jì)算機(jī)(26)連接，計(jì)算機(jī)(26)能夠控制壓力計(jì)、流量計(jì)的大小，收集壓力、流量數(shù)據(jù)，并能夠?qū)崟r(shí)顯示。
[0007]上述的鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(5)的一側(cè)設(shè)有直動(dòng)型壓力控制閥門(mén)(23)，作為安全閥防止液壓系統(tǒng)過(guò)載，或者作為溢流閥使液壓系統(tǒng)中壓力保持恒定；或者作制動(dòng)閥，對(duì)執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行緩沖、制動(dòng)。
[0008]上述的鉆井液儲(chǔ)存罐(8)的一側(cè)設(shè)有鉆井液染色裝置(9)，所述的加重鉆井液儲(chǔ)存罐(13)的一側(cè)設(shè)有加重鉆井液染色裝置(14)，所述的地層液相流體儲(chǔ)存罐(21)的一側(cè)設(shè)有地層液相流體染色裝置(22 )。
[0009]上述的有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)上部的通過(guò)返回管路壓力計(jì)(24)、第二壓力控制閥(30)和直動(dòng)型壓力控制閥門(mén)(23)連接到鉆井液儲(chǔ)存罐(8)的輸送管道。
[0010]上述的加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)(10)與內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3)之間設(shè)有立壓表(37)、第一壓力控制閥(29 )和第三壓力控制閥(31)。
[0011]上述的有機(jī)玻璃內(nèi)管(I)底部通過(guò)井底壓力表(36)和閥門(mén)(35)連接到氣液兩相混合器(18)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明為鉆井工程的井控實(shí)踐教學(xué)增添了新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為鉆井方向的學(xué)生提供了新的工程實(shí)踐手段，是目前提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要途徑；
2、本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，易組裝，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠親自動(dòng)手完成，可以激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，加深學(xué)生對(duì)鉆井井控理論知識(shí)的理解和掌握，還可以進(jìn)行與鉆井井控現(xiàn)場(chǎng)相似的模擬操作，使學(xué)生身臨其境，提升他們的鉆井井控工藝的基本技能，達(dá)到工程實(shí)踐的目的，避免了因現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)的危險(xiǎn)等不安定因素，為學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)鉆井井控現(xiàn)場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；
3、本發(fā)明在井口和井底都有壓力表，能有效控制各個(gè)壓力之間的關(guān)系，有效模擬鉆井液循環(huán)、固井注水泥、井漏、氣體溢流、液體溢流、井涌、井噴、司鉆法壓井、工程師法壓井、反循環(huán)壓井等工況。
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 上圖中:有機(jī)玻璃內(nèi)管1、有機(jī)玻璃外管2、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、單流閥4、鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)5、鉆井液流量計(jì)6、鉆井液計(jì)量泵7、鉆井液儲(chǔ)存罐8、鉆井液染色裝置9、加重鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)10、加重鉆井液流量計(jì)11、加重鉆井液計(jì)量泵12、加重鉆井液儲(chǔ)存罐13、加重鉆井液染色裝置14、氣體管路壓力計(jì)15、氣體流量計(jì)16、帶有儲(chǔ)存罐的氣體壓縮機(jī)17、氣液兩相混合器18、地層液相流體管路壓力計(jì)19、地層液相流體流量計(jì)20、地層液相流體儲(chǔ)存罐21、地層液相流體染色裝置22、直動(dòng)型壓力控制閥門(mén)23、返回管路壓力計(jì)24、氣液分離器25、計(jì)算機(jī)26、控制機(jī)柜27、鉆井液計(jì)量泵28、第一壓力控制閥29、第二壓力控制閥30、第三壓力控制閥31、第四壓力控制閥32、第五壓力控制閥33、第六壓力控制閥34、閥門(mén)35、井底壓力表36、立壓表37、四通38。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的提到的鉆井井控模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括井筒模擬系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、加重鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、氣液混合循環(huán)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五部分，
井筒模擬系統(tǒng)包括模擬鉆柱的有機(jī)玻璃內(nèi)管1、模擬套管的有機(jī)玻璃外管2、提供鉆柱旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、單流閥4。有機(jī)玻璃內(nèi)管I上部與單流閥4、內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3連接，可以模擬鉆柱旋轉(zhuǎn)。單流閥4的作用在于只允許鉆井液從上部往下流，而不允許往上流；單流閥4可以拆除。有機(jī)玻璃內(nèi)管1、有機(jī)玻璃外管2組成的井筒的上部和下部均采用金屬外殼材料對(duì)其進(jìn)行密封并連接至井筒主體。在安裝過(guò)程采用螺紋密封的管聯(lián)接的形式對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的密封處理，達(dá)到實(shí)驗(yàn)需要。在上部需要有三個(gè)外部接口，同時(shí)還要有螺紋連接方式以便連接井口注入設(shè)備。下部需要有兩個(gè)接口用于連接地層液相流體侵入通道和井漏通道。其接口處連接方式均為螺紋連接，螺紋的大小規(guī)格由管路的規(guī)格決定。密封方式采用墊圈密封，可滿足實(shí)驗(yàn)需要。
[0015]本發(fā)明的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括鉆井液儲(chǔ)存罐8、鉆井液計(jì)量泵7、鉆井液流量計(jì)6、鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)5、鉆井液染色裝置9。管線依次連接鉆井液染色裝置9、閥門(mén)、鉆井液儲(chǔ)存罐8、閥門(mén)、鉆井液計(jì)量泵7、鉆井液流量計(jì)6、鉆井液循環(huán)管路壓力計(jì)5、閥門(mén)、四通、井筒模擬系統(tǒng)。承載鉆井液的儲(chǔ)液