本實用新型涉及油氣鉆井中欠平衡鉆井技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置。

背景技術(shù)：

氣體鉆井技術(shù)相比常規(guī)泥漿鉆井技術(shù)，它能夠顯著提高機(jī)械鉆速，有效保護(hù)油氣產(chǎn)層，增加油氣產(chǎn)量，近年，在國內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛。當(dāng)?shù)貙映鏊畷r，水敏性巖屑遇水會發(fā)生水化，這樣很容易發(fā)生鉆頭泥包、卡鉆以及井眼堵卡等一系列問題。因此氣體鉆井時需要多大的注氣量才能保證將巖屑和侵入井眼的地層水順利攜帶至地面是一個很值得深入研究的問題。對于出水量較小的情況，現(xiàn)場可以采取增加注氣量的方法予以處理；對于再大一點的出水量，可以采用霧化或者是不穩(wěn)定泡沫的辦法；對于更大的出水量就必須考慮轉(zhuǎn)換為泡沫鉆井或液基鉆井。但是，究竟多大的出水量才需要轉(zhuǎn)換鉆井循環(huán)介質(zhì)和鉆井工藝，目前還沒有明確定量的方法。因此，在氣體鉆井過程中對氣體攜水能力進(jìn)行定量研究具有很重要的現(xiàn)場應(yīng)用意義。針對氣體鉆井井筒中的氣體攜水運動流態(tài)及如何定量描述氣體極限攜水能力的問題，設(shè)計了一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置。該裝置可以模擬氣體鉆井地層出水實際工況，觀察氣體攜水在井筒中的流動狀態(tài)；調(diào)節(jié)不同注氣量與出水量，可以定量分析氣體的極限攜水能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于針對氣體鉆井井筒內(nèi)的氣體攜水運動流態(tài)及如何定量描述氣體極限攜水能力的問題，提供一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置，主要由注氣泵、氣體流量計、模擬鉆桿、模擬井筒、儲液罐、注液泵、液體流量計、排氣口、加料口、高倍攝像機(jī)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、偏心調(diào)節(jié)器、排液口組成；所述模擬井筒內(nèi)部安裝模擬鉆桿，模擬井筒下端連接液體流量計、注液泵和儲液罐，上端開口并通過排氣管匯連接儲液罐；模擬井筒底部設(shè)有排液口；所述儲液罐上部設(shè)有加料口和排氣口；高倍攝像機(jī)連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，模擬鉆桿與模擬井筒之間安裝有偏心調(diào)節(jié)器。

進(jìn)一步的是，所述模擬鉆桿和模擬井筒材質(zhì)為透明玻璃鋼，直徑分別為127mm、311.2mm。

本實用新型的有益效果在于：在工作時，關(guān)閉模擬井筒底部排液口，打開儲液罐上部排氣口，氣體通過注氣泵由注氣管匯進(jìn)入模擬鉆桿，氣體流量計監(jiān)測注氣量，注氣量穩(wěn)定后，打開注液泵，設(shè)定注液量，液體從儲液罐進(jìn)入模擬井筒，由模擬鉆桿底部進(jìn)入模擬井筒環(huán)空的氣體攜帶液體，從模擬井筒上端出口經(jīng)排氣管匯返回儲液罐，高倍攝像機(jī)拍攝模擬井筒環(huán)空的氣體攜水流動狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分析氣體攜水規(guī)律；通過偏心調(diào)節(jié)器，可以調(diào)節(jié)模擬鉆桿偏心度；改變注氣量或注液量，可以模擬不同工況下的氣體攜水實驗。

本實用新型的優(yōu)點：利用可視化裝置，能夠觀察模擬氣體鉆井井筒中氣體攜水流態(tài)；通過調(diào)節(jié)出水量也即注液量和注氣量，可以定量分析氣體攜水的臨界值。

附圖說明

圖1是本實用新型一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.注氣泵，2.氣體流量計，3.模擬鉆桿，4.模擬井筒，5.儲液罐，6.注液泵，7.液體流量計，8.排氣口，9.加料口，10.高倍攝像機(jī)，11.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，12.偏心調(diào)節(jié)器，13.排液口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實用新型一種氣體鉆井地層出水氣體攜水模擬實驗裝置，主要由注氣泵1、氣體流量計2、模擬鉆桿3、模擬井筒4、儲液罐5、注液泵6、液體流量計7、排氣口8、加料口9、高倍攝像機(jī)10、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)11、偏心調(diào)節(jié)器12、排液口13組成，所述注氣泵1用于向模擬鉆桿3內(nèi)注入氣體，并調(diào)節(jié)注氣量；注液泵6用于向模擬井筒4內(nèi)注入液體，并控制注液量；氣體流量計2、液體流量計7分別監(jiān)測注氣量和注液量；所述模擬鉆桿3、模擬井筒4材質(zhì)為透明玻璃鋼，直徑分別為127mm、311.2mm；加料口9可向儲液罐5內(nèi)添加液體；模擬鉆桿3與模擬井筒4之間安裝有偏心調(diào)節(jié)器12，偏心調(diào)節(jié)器12可調(diào)節(jié)模擬井筒4內(nèi)部模擬鉆桿3的偏心度。

本實用新型具體實施步驟如下：保持模擬井筒4底部排液口13關(guān)閉，打開儲液罐5上部排氣口8，打開注氣泵1并設(shè)置注氣量，氣體通過注氣泵1由注氣管匯進(jìn)入模擬鉆桿3，氣體流量計2監(jiān)測注氣量，注氣量穩(wěn)定后，打開注液泵7并設(shè)定注液量，液體從儲液罐5進(jìn)入模擬井筒4，氣體由模擬鉆桿3底部進(jìn)入模擬井筒4環(huán)空并攜帶液體，氣體攜水從模擬井筒4上端出口經(jīng)排氣管匯返回儲液罐5，高倍攝像機(jī)10拍攝模擬井筒4環(huán)空的氣體攜水流動狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)11，分析氣體攜水規(guī)律。通過偏心調(diào)節(jié)器12，調(diào)節(jié)模擬鉆桿3偏心度。通過注氣泵1、注液泵6改變注氣量或注液量，模擬不同工況下的氣體攜水實驗。