一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法
一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油气开发实验方法，特别涉及一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法。
【背景技术】
[0002]尽管井漏、溢流井喷及井喷失控是石油工业届一直采取各种措施都力求避免的，但是历史证明只要开发石油，此类事故就不可能杜绝。由于此类事故危害巨大，钻井生产单位都会非常重视，因此学生在钻井生产实习过程中接触不到、也不可能看到此类的事故，缺乏对溢流、井涌、井喷、井漏的相关理论知识深入的理解和掌握。目前国内外对钻井过程中的溢流、井涌、井喷、井漏的知识仅是进行理论讲解，缺乏相关的模拟教学实验方法，学生理解不够深入。
[0003]中国专利文献号为102418509A，公开了《一种控制压力钻井技术室内试验系统及方法》，可以完成对控制压力钻井节流管汇和采集控制系统的室内试验。试验系统包括钻井地面注入模拟系统、钻柱模拟系统、地层模拟系统、环空模拟系统和控制压力回压系统。试验系统可以模拟立压、套压、井底压力、钻柱和环空压力损失以及钻井过程中的循环、接单根、漏失和井涌的各种情况。其存在的问题是，并不是专用于溢流、井涌、井喷、井漏等模拟，所以，并不能对学生理解溢流、井涌、井喷、井漏等起到很好效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，通过实验过程中调节井筒中的井底压力、地层流体压力的关系，对钻井过程中的溢流、井涌、井喷及井漏有了一个清楚的认识。
[0005]本发明提到的一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，包括以下步骤:
首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管(I)、有机玻璃外管(2)、内旋转电机(3)、钻井液计量泵(7)、钻井液储存罐(8)、气体流量计(16)、空气压缩机(17)、气液混合器(18)、地层流体流量计(20)、地层液相流体储存罐(21)、气液分离器(25)、计算机
(26)，所述的有机玻璃内管(1)、有机玻璃外管(2)组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐(8)和地层液相流体储存罐(21)，形成多个循环管路；
其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐(8)中流出，经钻井液计量泵
(7)、流量计(6)、压力计(5)、第三压力控制阀(12)、第二压力控制阀(11)、立压表(14)，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机(3 )、单流阀(4)、有机玻璃内管(I)、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表(31)、、第四压力控制阀(13)、管道、气液分离器(25)、阀门、管道进入钻井液储存罐(8);
第三，气体溢流过程实验方法是保持钻井液正循环，打开空气压缩机(17)，调整压力控制阀(29)大小，观察气体管路压力表(15)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐；
第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀(29)，打开地层液相流体储存罐(21)、地层液相流体计量泵(28 )，调整第六压力控制阀(30 )大小，观察地层液相流体管路压力表(19)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，地层液相流体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经回流管路流到钻井液储存鍾(8)；
第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)大于井底压力表(23)的情况下，调大第五压力控制阀(29)，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷；
地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表(19)大于井底压力表
(23)的情况下，调大第六压力控制阀(30)，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井唆。
[0006]优选的，本发明的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀(29)、第六压力控制阀(30)并调整大小，观察气相流量计(16)、气体管路压力表(15)，液相流量计(20)、地层流体管路压力表(19)，当气体管路压力表(15)、地层流体管路压力计(19)之和大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气液混合器(18)混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。
[0007]进一步优选的，在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第五压力控制阀(29)不变，调大第六压力控制阀(30);或者在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表
(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第六压力控制阀(30)不变，调大第五压力控制阀(29)，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。
[0008]更进一步优选的，实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐(21)、地层流体计量泵(28)，调整压力大小，观察地层流体管路压力表(19)，等于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，并把钻井液循环管路压力控制阀(23)、第五压力控制阀(29)调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
[0009]本发明的有益效果是:该方法简单易操作，可以激发学生学习的积极性，加深学生对钻井过程中溢流、井涌、井喷、井漏知识的理解和掌握。通过有效控制井底压力、地层流体压力之间的关系，有效模拟钻井液循环、气体溢流、液体溢流、气液两相溢流、井涌、井喷、井漏七种工况。
【附图说明】
[0010]附图1是本发明的结构示意图；
上图中:有机玻璃内管1、有机玻璃外管2、内旋转电机3、单流阀4、钻井液循环管路压力计5、钻井液流量计6、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8、钻井液染色装置9、立压表14、气体管路压力计15、气体流量计16、空气压缩机17、气液混合器18、地层流体管路压力计19、地层流体流量计20、地层液相流体储存罐21、地层液相流体染色装置22、井底压力表23、阀门24、气液分离器25、计算机26、控制机柜27、钻井液计量泵28、第一压力控制阀10、第二压力控制阀11、第三压力控制阀12、第四压力控制阀13、第五压力控制阀29、第六压力控制阀30、套压表31。
【具体实施方式】
[0011]结合附图1，对本发明作进一步的描述:
本发明提到的一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，包括以下步骤: 首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管1、有机玻璃外管2、内旋转电机
3、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8、气体流量计16、空气压缩机17、气液混合器18、地层流体流量计20、地层液相流体储存罐21、气液分离器25、计算机26，所述的有机玻璃内管1、有机玻璃外管2组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐8和地层液相流体储存罐21，形成多个循环管路；
其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐8中流出，经钻井液计量泵7、流量计6、压力计5、第三压力控制阀12、第二压力控制阀11、立压表14，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机3、单流阀4、有机玻璃内管1、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表31、、第四压力控制阀13、管道、气液分离器25、阀门、管道进入钻井液储存罐8 ;
第三，气体溢流过程实验方法是保 持钻井液正循环，打开空气压缩机17，调整压力控制阀29大小，观察气体管路压力表15，大于井底压力表23时，打开阀门24，气体经气液混合器18，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐；
第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀29，打开地层液相流体储存罐21、地层液相流体计量泵28，调整第六压力控制阀30大小，观察地层液相流体管路压力表19，大于井底压力表23时，打开阀门24，地层液相流体经气液混合器18，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经回流管路流到钻井液储存罐8 ;
第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表15大于井底压力表23的情况下，调大第五压力控制阀29，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷；
地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表19大于井底压力表23的情况下，调大第六压力控制阀30，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井喂'。
[0012]优选的，本发明的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀29、第六压力控制阀30并调整大小，观察气相流量计16、气体管路压力表15，液相流量计20、地层流体管路压力表19，当气体管路压力表15、地层流体管路压力计19之和大于井底压力表23时，打开阀门24，气液混合器18混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。
[0013]进一步优选的，在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表15、地层流体管路压力表19之和大于井底压力表23的情况下，保持第五压力控制阀29不变，调大第六压力控制阀30 ;或者在保持气体管路压力表15、地层流体管路压力表19之和大于井底压力表23的情况下，保持第六压力控制阀30不变，调大第五压力控制阀29，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。
[0014]更进一步优选的，实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐21、地层流体计量泵28，调整压力大小，观察地层流体管路压力表19，等于井底压力表36时，打开阀门35，并把钻井液循环管路压力控制阀23、第五压力控制阀29调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
【主权项】
1.一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是，包括以下步骤: 首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管(I)、有机玻璃外管(2)、内旋转电机(3)、钻井液计量泵(7)、钻井液储存罐(8)、气体流量计(16)、空气压缩机(17)、气液混合器(18)、地层流体流量计(20)、地层液相流体储存罐(21)、气液分离器(25)、计算机(26)，所述的有机玻璃内管(1)、有机玻璃外管(2)组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐(8)和地层液相流体储存罐(21)，形成多个循环管路； 其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐(8)中流出，经钻井液计量泵(7)、流量计(6)、压力计(5)、第三压力控制阀(12)、第二压力控制阀(11)、立压表(14)，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机(3 )、单流阀(4)、有机玻璃内管(I)、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表(31)、、第四压力控制阀(13)、管道、气液分离器(25)、阀门、管道进入钻井液储存罐(8); 第三，气体溢流过程实验方法是保持钻井液正循环，打开空气压缩机(17)，调整压力控制阀(29)大小，观察气体管路压力表(15)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐； 第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀(29)，打开地层液相流体储存罐(21)、地层液相流体计量泵(28 )，调整第六压力控制阀(30 )大小，观察地层液相流体管路压力表(19)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，地层液相流体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经回流管路流到钻井液储存鍾(8)； 第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)大于井底压力表(23)的情况下，调大第五压力控制阀(29)，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷； 地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表(19)大于井底压力表(23)的情况下，调大第六压力控制阀(30)，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井唆。2.根据权利要求1所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:所述的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀(29)、第六压力控制阀(30)并调整大小，观察气相流量计(16)、气体管路压力表(15)，液相流量计(20)、地层流体管路压力表(19)，当气体管路压力表(15)、地层流体管路压力计(19)之和大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气液混合器(18)混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。3.根据权利要求2所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第五压力控制阀(29)不变，调大第六压力控制阀(30);或者在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第六压力控制阀(30)不变，调大第五压力控制阀(29)，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。4.根据权利要求2所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:所述的实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐(21)、地层流体计量泵(28)，调整压力大小，观察地层流体管路压力表(19)，等于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，并把钻井液循环管路压力控制阀(23)、第五压力控制阀(29)调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
【专利摘要】本发明涉及一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其技术方案是：首先，组装实验装置，第二，钻井液正循环实验方法；第三，气体溢流过程实验方法；第四，地层液相流体实验方法，第五，气液两相流体溢流实验方法；本发明的有益效果是：从而可以观察气体溢流、气液两相流体溢流过程中的流型变化，关井、正常循环过程中三种溢流情况下及井漏的井口油压、套压变化，可以激发学生学习的积极性，对地层流体侵入井筒及井漏的过程有一个直观形象的认识，加深了学生对地层流体溢流及井漏期间参数变化的理解和掌握。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN104900131
【申请号】CN201510192727
【发明人】尹邦堂, 刘刚, 史玉才, 刘闯, 夏向阳, 李伯尧
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月22日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油气开发实验方法，特别涉及一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法。
【背景技术】
[0002]尽管井漏、溢流井喷及井喷失控是石油工业届一直采取各种措施都力求避免的，但是历史证明只要开发石油，此类事故就不可能杜绝。由于此类事故危害巨大，钻井生产单位都会非常重视，因此学生在钻井生产实习过程中接触不到、也不可能看到此类的事故，缺乏对溢流、井涌、井喷、井漏的相关理论知识深入的理解和掌握。目前国内外对钻井过程中的溢流、井涌、井喷、井漏的知识仅是进行理论讲解，缺乏相关的模拟教学实验方法，学生理解不够深入。
[0003]中国专利文献号为102418509A，公开了《一种控制压力钻井技术室内试验系统及方法》，可以完成对控制压力钻井节流管汇和采集控制系统的室内试验。试验系统包括钻井地面注入模拟系统、钻柱模拟系统、地层模拟系统、环空模拟系统和控制压力回压系统。试验系统可以模拟立压、套压、井底压力、钻柱和环空压力损失以及钻井过程中的循环、接单根、漏失和井涌的各种情况。其存在的问题是，并不是专用于溢流、井涌、井喷、井漏等模拟，所以，并不能对学生理解溢流、井涌、井喷、井漏等起到很好效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，通过实验过程中调节井筒中的井底压力、地层流体压力的关系，对钻井过程中的溢流、井涌、井喷及井漏有了一个清楚的认识。
[0005]本发明提到的一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，包括以下步骤:
首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管(I)、有机玻璃外管(2)、内旋转电机(3)、钻井液计量泵(7)、钻井液储存罐(8)、气体流量计(16)、空气压缩机(17)、气液混合器(18)、地层流体流量计(20)、地层液相流体储存罐(21)、气液分离器(25)、计算机
(26)，所述的有机玻璃内管(1)、有机玻璃外管(2)组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐(8)和地层液相流体储存罐(21)，形成多个循环管路；
其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐(8)中流出，经钻井液计量泵
(7)、流量计(6)、压力计(5)、第三压力控制阀(12)、第二压力控制阀(11)、立压表(14)，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机(3 )、单流阀(4)、有机玻璃内管(I)、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表(31)、、第四压力控制阀(13)、管道、气液分离器(25)、阀门、管道进入钻井液储存罐(8);
第三，气体溢流过程实验方法是保持钻井液正循环，打开空气压缩机(17)，调整压力控制阀(29)大小，观察气体管路压力表(15)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐；
第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀(29)，打开地层液相流体储存罐(21)、地层液相流体计量泵(28 )，调整第六压力控制阀(30 )大小，观察地层液相流体管路压力表(19)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，地层液相流体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经回流管路流到钻井液储存鍾(8)；
第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)大于井底压力表(23)的情况下，调大第五压力控制阀(29)，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷；
地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表(19)大于井底压力表
(23)的情况下，调大第六压力控制阀(30)，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井唆。
[0006]优选的，本发明的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀(29)、第六压力控制阀(30)并调整大小，观察气相流量计(16)、气体管路压力表(15)，液相流量计(20)、地层流体管路压力表(19)，当气体管路压力表(15)、地层流体管路压力计(19)之和大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气液混合器(18)混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。
[0007]进一步优选的，在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第五压力控制阀(29)不变，调大第六压力控制阀(30);或者在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表
(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第六压力控制阀(30)不变，调大第五压力控制阀(29)，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。
[0008]更进一步优选的，实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐(21)、地层流体计量泵(28)，调整压力大小，观察地层流体管路压力表(19)，等于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，并把钻井液循环管路压力控制阀(23)、第五压力控制阀(29)调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
[0009]本发明的有益效果是:该方法简单易操作，可以激发学生学习的积极性，加深学生对钻井过程中溢流、井涌、井喷、井漏知识的理解和掌握。通过有效控制井底压力、地层流体压力之间的关系，有效模拟钻井液循环、气体溢流、液体溢流、气液两相溢流、井涌、井喷、井漏七种工况。
【附图说明】
[0010]附图1是本发明的结构示意图；
上图中:有机玻璃内管1、有机玻璃外管2、内旋转电机3、单流阀4、钻井液循环管路压力计5、钻井液流量计6、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8、钻井液染色装置9、立压表14、气体管路压力计15、气体流量计16、空气压缩机17、气液混合器18、地层流体管路压力计19、地层流体流量计20、地层液相流体储存罐21、地层液相流体染色装置22、井底压力表23、阀门24、气液分离器25、计算机26、控制机柜27、钻井液计量泵28、第一压力控制阀10、第二压力控制阀11、第三压力控制阀12、第四压力控制阀13、第五压力控制阀29、第六压力控制阀30、套压表31。
【具体实施方式】
[0011]结合附图1，对本发明作进一步的描述:
本发明提到的一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，包括以下步骤: 首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管1、有机玻璃外管2、内旋转电机
3、钻井液计量泵7、钻井液储存罐8、气体流量计16、空气压缩机17、气液混合器18、地层流体流量计20、地层液相流体储存罐21、气液分离器25、计算机26，所述的有机玻璃内管1、有机玻璃外管2组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐8和地层液相流体储存罐21，形成多个循环管路；
其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐8中流出，经钻井液计量泵7、流量计6、压力计5、第三压力控制阀12、第二压力控制阀11、立压表14，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机3、单流阀4、有机玻璃内管1、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表31、、第四压力控制阀13、管道、气液分离器25、阀门、管道进入钻井液储存罐8 ;
第三，气体溢流过程实验方法是保 持钻井液正循环，打开空气压缩机17，调整压力控制阀29大小，观察气体管路压力表15，大于井底压力表23时，打开阀门24，气体经气液混合器18，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐；
第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀29，打开地层液相流体储存罐21、地层液相流体计量泵28，调整第六压力控制阀30大小，观察地层液相流体管路压力表19，大于井底压力表23时，打开阀门24，地层液相流体经气液混合器18，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经回流管路流到钻井液储存罐8 ;
第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表15大于井底压力表23的情况下，调大第五压力控制阀29，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷；
地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表19大于井底压力表23的情况下，调大第六压力控制阀30，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井喂'。
[0012]优选的，本发明的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀29、第六压力控制阀30并调整大小，观察气相流量计16、气体管路压力表15，液相流量计20、地层流体管路压力表19，当气体管路压力表15、地层流体管路压力计19之和大于井底压力表23时，打开阀门24，气液混合器18混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表31、第四压力控制阀13、管路进入气液分离器25，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。
[0013]进一步优选的，在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表15、地层流体管路压力表19之和大于井底压力表23的情况下，保持第五压力控制阀29不变，调大第六压力控制阀30 ;或者在保持气体管路压力表15、地层流体管路压力表19之和大于井底压力表23的情况下，保持第六压力控制阀30不变，调大第五压力控制阀29，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。
[0014]更进一步优选的，实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐21、地层流体计量泵28，调整压力大小，观察地层流体管路压力表19，等于井底压力表36时，打开阀门35，并把钻井液循环管路压力控制阀23、第五压力控制阀29调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
【主权项】
1.一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是，包括以下步骤: 首先，组装实验设备，所述实验设备包括有机玻璃内管(I)、有机玻璃外管(2)、内旋转电机(3)、钻井液计量泵(7)、钻井液储存罐(8)、气体流量计(16)、空气压缩机(17)、气液混合器(18)、地层流体流量计(20)、地层液相流体储存罐(21)、气液分离器(25)、计算机(26)，所述的有机玻璃内管(1)、有机玻璃外管(2)组成实验观察管路，且实验观察管路的顶部和底部分别通过管路连接到钻井液储存罐(8)和地层液相流体储存罐(21)，形成多个循环管路； 其次，钻井液正循环实验方法是钻井液从钻井液储存罐(8)中流出，经钻井液计量泵(7)、流量计(6)、压力计(5)、第三压力控制阀(12)、第二压力控制阀(11)、立压表(14)，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机(3 )、单流阀(4)、有机玻璃内管(I)、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经套压表(31)、、第四压力控制阀(13)、管道、气液分离器(25)、阀门、管道进入钻井液储存罐(8); 第三，气体溢流过程实验方法是保持钻井液正循环，打开空气压缩机(17)，调整压力控制阀(29)大小，观察气体管路压力表(15)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐； 第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第五压力控制阀(29)，打开地层液相流体储存罐(21)、地层液相流体计量泵(28 )，调整第六压力控制阀(30 )大小，观察地层液相流体管路压力表(19)，大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，地层液相流体经气液混合器(18)，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成地层液相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经回流管路流到钻井液储存鍾(8)； 第五，气体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)大于井底压力表(23)的情况下，调大第五压力控制阀(29)，就可以模拟不同进气量情况下的气体溢流、井涌、井喷； 地层液相流体溢流模拟过程中，在保持地层流体管路压力表(19)大于井底压力表(23)的情况下，调大第六压力控制阀(30)，就可以模拟不同液相流量侵入情况下的液相溢流、井涌、井唆。2.根据权利要求1所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:所述的实验设备可以实现气液两相流体溢流实验，其方法是保持钻井液正常循环，同时打开第五压力控制阀(29)、第六压力控制阀(30)并调整大小，观察气相流量计(16)、气体管路压力表(15)，液相流量计(20)、地层流体管路压力表(19)，当气体管路压力表(15)、地层流体管路压力计(19)之和大于井底压力表(23)时，打开阀门(24)，气液混合器(18)混合后，由管道进入有机玻璃内外管环空，形成气液两相流体溢流，然后气液混合流体经套压表(31)、第四压力控制阀(13)、管路进入气液分离器(25)，经分离后，气体直接排放到大气中，液相经回流管路流到钻井液储存罐。3.根据权利要求2所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:在气液两相流体溢流模拟过程中，在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第五压力控制阀(29)不变，调大第六压力控制阀(30);或者在保持气体管路压力表(15)、地层流体管路压力表(19)之和大于井底压力表(23)的情况下，保持第六压力控制阀(30)不变，调大第五压力控制阀(29)，两种情况下都可以模拟地层流体中不同气液混合比例情况下的溢流、井涌、井喷。4.根据权利要求2所述的模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其特征是:所述的实验设备可以实现井漏模拟实验，在井漏模拟过程中，保持钻井液正循环，打开地层流体储存罐(21)、地层流体计量泵(28)，调整压力大小，观察地层流体管路压力表(19)，等于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，并把钻井液循环管路压力控制阀(23)、第五压力控制阀(29)调大，这时钻井液就会进入地层液相流体流动管路，形成井漏。
【专利摘要】本发明涉及一种模拟钻井过程中地层流体溢流及井漏的实验方法，其技术方案是：首先，组装实验装置，第二，钻井液正循环实验方法；第三，气体溢流过程实验方法；第四，地层液相流体实验方法，第五，气液两相流体溢流实验方法；本发明的有益效果是：从而可以观察气体溢流、气液两相流体溢流过程中的流型变化，关井、正常循环过程中三种溢流情况下及井漏的井口油压、套压变化，可以激发学生学习的积极性，对地层流体侵入井筒及井漏的过程有一个直观形象的认识，加深了学生对地层流体溢流及井漏期间参数变化的理解和掌握。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN104900131
【申请号】CN201510192727
【发明人】尹邦堂, 刘刚, 史玉才, 刘闯, 夏向阳, 李伯尧
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月22日
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