一种模拟溢流期间压井的实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油气开发领域的实验方法，特别涉及一种模拟溢流期间压井的实验方法。
【背景技术】
[0002]溢流、井涌发生后，最主要的处理方法就是压井，先将侵入井筒的流体排出，将受污染的钻井液排出，然后再使用加重钻井液重新建立井底的压力平衡。由于学生在生产实习过程中接触不到溢流、井涌，不会看到如何进行压井，更不会进行相关的操作。目前国内外对溢流过程中的压井知识仅是进行理论讲解，缺乏相关的模拟教学实验方法，缺少动手实践的机会，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、井涌发生后的压井模拟，所以，并不能对学生理解压井带来太好的效果。
【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，提供一种模拟溢流期间压井的实验方法，通过在压井过程中的亲自操作，能够理解司钻法、工程师法、反循环法压井的原理，了解三种压井方法的优缺点，掌握三种压井方法的工艺过程。
[0005]一种模拟溢流期间压井的实验方法，其技术方案是:包括以下步骤:
首先，组装实验装置，所述实验装置包括有机玻璃内管(1)、有机玻璃外管(2)、内旋转电机(3 )、第一气液分离器(25 )、第二气液分离器(38 )、钻井液储存罐(8 )、加重钻井液储存罐(13)、空气压缩机(17)、地层液相流体储存罐(21)、气液两相混合器(18)、计算机(26)，所述的有机玻璃内管(I)、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)、加重钻井液储存罐(13)和地层液相流体储存罐(21)，形成多个循环管路；
第二，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)、压力控制阀(23)、压力控制阀(29)，通过管道进入井筒，然后经内旋转电机(3)、第一单流阀(4)、有机玻璃内管(1)、有机玻璃内外管环空流出井筒，再经第五压力控制阀(32)、管道、第一气液分离器(25)及管道返回到钻井液储存罐(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)，调整第六压力控制阀(33)大小，观察气体管路压力表(15)，大于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，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(24)、第五压力控制阀(32)、管路进入第一气液分离器(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(8);
第四，地层液相流体实验方法是保持钻井液正常循环，关闭第六压力控制阀(33)，打开地层液相流体储存罐(21)、地层液相流体计量泵(28 )，调整第七压力控制阀(34)大小，观察地层液相流体管路压力表(19)，大于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，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(24)、第五压力控制阀(32)、管路进入第一气液分离器(25)，经回流管路流到钻井液储存罐；
第五，气液两相流体溢流实验方法是保持钻井液正常循环，同时打开六压压力控制阀
(33)和第七压力控制阀(34)并调整大小，观察气相流量计(16)、气体管路压力表(15)，地层液相流体流量计(20)、地层液相流体管路压力计(19)，当气体管路压力计(15)和地层液相流体管路压力计(19)之和大于井底压力表(36)时，打开阀门(35)，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(24)、第五压力控制阀(32)、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。
[0006]优选的，本发明提到的实验装置可以实现司钻法压井模拟实验，具体是:
关闭钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)，关闭空气压缩机(17)、地层液相流体计量泵(28)、第六压力控制阀门(33)、第七压力控制阀门(34)、阀门(35)，重新打开钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)，钻井液经第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)、立压表(37)、内旋转电机(3)、第一单流阀(4)、有机玻璃内管(1)、第二单流阀(39)、有机玻璃内外管环空、套压表(24)、第五压力控制阀(32)、气液分离器(25)，将地层流体排出井筒，保持钻井液循环一周，关闭钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)，打开加重钻井液计量泵(12)、第四压力控制阀门(31)、第二压力控制阀门(29)，加重钻井液经压力控第四压力控制阀门
(31)、第二压力控制阀门(29)、立压表(37)、内旋转电机(3)、第一单流阀(4)、有机玻璃内管(1)、第二单流阀(39)、有机玻璃内外管环空、套压表(24)、压力控制阀(32)、气液分离器(25)，经管路流回钻井液储存罐，加重钻井液循环一周，完成司钻法压井。
[0007]进一步优选的，本发明提到的实验装置可以实现工程师法压井模拟实验，具体是:
形成地层流体溢流后，关闭钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)，关闭空气压缩机(17)、地层液相流体计量泵(28)、第六压力控制阀门(33)、第七压力控制阀门(34)、阀门(35)，打开加重钻井液计量泵(12)、第四压力控制阀门(31)、第二压力控制阀门(29)，加重钻井液经第四压力控制阀门(31)、第二压力控制阀门(29)、立压表(37 )、内旋转电机(3 )、第一单流阀(4)、有机玻璃内管(I)、第二单流阀(39 )、有机玻璃内外管环空、套压表(24)、压力控制阀(32)、气液分离器(25)，将地层流体排出井筒，分离后的钻井液经管路流回钻井液储存罐，加重钻井液循环一周，完成工程师法压井。
[0008]更进一步优选的，本发明提到的实验装置可以实现反循环法压井模拟实验，具体是:
拆除第一单流阀(4)、第二单流阀(39);形成地层流体溢流后，关闭钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀(23)、第二压力控制阀门(29)，关闭空气压缩机(17)、地层液相流体计量泵(28)、第六压力控制阀门(33)、第七压力控制阀门(34)、阀门(35)，重新打开钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀门(23)、第三压力控制阀门(30)，钻井液经第一压力控制阀门
(23)、第三压力控制阀门(30)、套压表(24)、有机玻璃内外管环空、有机玻璃内管、内旋转电机(3)、立压表(37)、第八压力控制阀(40)、第二气液分离器(38)，将地层流体排出井筒，分离后的气体直接排放到大气中、钻井液回流到钻井液储存罐，保持钻井液反循环一周；关闭钻井液计量泵(7)、第一压力控制阀门(23)、第三压力控制阀门(30)，打开加重钻井液计量泵(12)、第四压力控制阀门(31)、第二压力控制阀门(29)，加重钻井液经第四压力控制阀门(31)、第二压力控制阀