技術領域

本實用新型涉及用于石油天然氣鉆井領域的一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置。

背景技術

目前，按循環介質的不同，氣體鉆井可分為純氣體鉆井(空氣、氮氣、天然氣、二氧化碳、煙道氣、柴油機尾氣等)、霧化鉆井、泡沫鉆井和充氣鉆井。氣體鉆井本身使用的循環介質就不可避免地存在氧或二氧化碳腐蝕問題，而且環空巖屑返速比普通鉆井高。此外，在鉆井過程中可能會鉆遇地質條件苛刻地層(如地層研磨性強、水層多、富含酸性氣體等)。在上述因素共同作用下，必然會導致氣體鉆井過程中鉆具管材失效，地面設備(如壓縮機、閥門)、管線沖蝕嚴重。如川東北地區氣體鉆井現場統計資料表明，氣體鉆井鉆具的沖蝕失效情況遠比常規鉆井液鉆井嚴重，氣體鉆井時鉆具的壽命僅為常規鉆井液鉆井的1/3～1/5；伊朗TABNAK氣田空氣鉆井中由于高密度氧氣、地層水的腐蝕以及高速氣流攜帶鉆屑的沖蝕，導致隨鉆震擊器的失效；四川地區的柴油機尾氣鉆井中由于尾氣含有氧、二氧化碳、水蒸汽、固體粉末，在腐蝕/沖蝕共同作用下，引起地面壓縮機閥片失效、井下鉆桿嚴重腐蝕。

根據模擬各種氣體鉆井介質的沖蝕實驗，可解決目前模擬沖蝕速率較低，不能滿足氣體鉆井最大環空返速要求這一現實難題。

實用新型內容

本實用新型目的在于克服現有技術的不足，提供一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：本實用新型一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置包括沖蝕介質供給系統、加熱系統和沖蝕系統三部分組成。

所述沖蝕介質供給系統由基液罐、截止閥、計量泵、流量計依序安裝，并與由空壓機、放空閥、貯氣罐、截止閥、流量計、截止閥依序連接成的供氣裝置組成；所述加熱系統由電纜伴熱管、熱電偶溫度計、截止閥、取樣器依序連接組成；所述沖蝕系統由沖蝕室和安裝在沖蝕室頂部的沖蝕噴嘴組成。

本實用新型的有益效果是：1、本實驗裝置可提供模擬各種氣體鉆井介質的沖蝕實驗；2、通過溫度、壓力監測可達到模擬井下高溫高壓環境的目的；通過更換不同孔徑的噴嘴可改變流體沖蝕速率；通過調節金屬檔板的傾斜幅度可改變沖蝕角。

附圖說明

圖1為本實用新型一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置的示意圖；

圖2為本實用新型一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置金屬掛片在金屬擋板上的布置示意圖；

圖3為本實用新型一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置的沖蝕室示意圖。

圖中1.基液罐，2.截止閥，3.計量泵，4.流量計，5.空壓機，6.放空閥，7.貯氣罐，8.截止閥，9.流量計，10.截止閥，11.泡沫發生器，12.壓力表，13.截止閥，14.加砂裝置，15.電纜伴熱管，16.熱電偶溫度計，17.截止閥，18.取樣器，19.流量計，20.壓力表，21.截止閥，22.沖蝕噴嘴，23.金屬掛片，24.金屬擋板，25.除砂擋板，26.排屑口，27.沖蝕室，28.離心泵，29.截止閥，30.螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

在圖1、圖2、圖3中，本實用新型一種氣體鉆井沖蝕實驗裝置，包括沖蝕介質供給系統、加熱系統和沖蝕系統三部分組成。所述沖蝕介質供給系統由基液罐1、截止閥2、計量泵3、流量計4依序安裝，并與由空壓機5、放空閥6、貯氣罐7、截止閥8、流量計9、截止閥10依序連接成的供氣裝置組成。通過沖蝕介質供給系統產生的氣液混合流進入泡沫發生器11。泡沫發生器11出口端安裝有壓力表12、截止閥13和加砂裝置14。通過調節空壓機5的供氣量以及進入泡沫發生器11的氣液比，可達到模擬氣體鉆井壓力環境的目的。

從加砂裝置14流出的含砂泡沫進入加熱系統。所述加熱系統由電纜伴熱管15、熱電偶溫度計16、截止閥17、取樣器18組成。取樣器18的出口端安裝有流量計19、壓力表20和截止閥21。通過調節電纜伴熱管15溫度可以達到模擬井下高溫環境的目的，取樣器18可用來實時監測沖蝕介質參數(如泡沫質量、半衰期、溫度、壓力、密度等)。

從截止閥21流出的高溫、高壓沖蝕介質進入沖蝕系統。所述沖蝕系統由沖蝕室27和安裝在沖蝕室頂部的沖蝕噴嘴22組成。沖蝕噴嘴22下端安裝有與沖蝕噴嘴數量相同的金屬掛片23，金屬掛片23的前后兩端用螺栓30連接在金屬擋板24表面，金屬擋板24的左右兩端焊接在沖蝕室27左右壁面，沖蝕室27下部安裝有傾斜的除砂擋板25，依靠重力作用除砂，砂粒通過排屑口26排出。沖蝕介質以一定流速通過沖蝕噴嘴22噴出，沖刷金屬擋板24上面的金屬掛片23，通過更換不同孔徑的沖蝕噴嘴22可改變流體沖蝕速率，更換的沖蝕噴嘴22孔徑為0.2-5mm。通過調節金屬擋板24的傾斜幅度可改變沖蝕角，傾斜幅度為0°-45°。沖蝕實驗完成后的流體從沖蝕室27底部，經離心泵28、截止閥29，回流到基液罐1，根據實際需要實現沖蝕介質的循環利用。