阅读说明：本技术 一种随钻井下防喷模拟装置 (Drilling downhole blowout prevention simulation device ) 是由 李皋 李栋 肖东 谷磊 许佳欣 陈一健 李永杰 马兰荣 尹慧博 于 2020-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种随钻井下防喷模拟装置,包括中心轴5、气源1、进气阀2、出气阀3、密封塞4、液压囊14、收缩式胶囊挡盘(10、11)、压紧螺帽(6、7)、压紧块(8、9)、折叠式金属骨架(12、13),所述中心轴5固定液压囊14,中心轴与注气管线之间有密封塞4,注气管线连接气源1,注气管线上设置进气阀2、出气阀3,中心轴的中间管线作为注气输入口与液压囊连通,液压囊顶部和底部设置收缩式胶囊挡盘10、11,胶囊挡盘外有压紧螺帽6、7,液压囊内部的对应位置有压紧块8、9,夹紧和固定液压囊；所述收缩式胶囊挡盘连接折叠式金属骨架12、13。本发明通过模拟真实井下防喷器坐封,便于研究管流单向封闭时的管流压力分布随时间的变化关系。(The invention relates to a drilling downhole blowout prevention simulation device, which comprises a central shaft 5, a gas source 1, a gas inlet valve 2, a gas outlet valve 3, a sealing plug 4, a hydraulic bag 14, retractable capsule baffle discs (10 and 11), compression nuts (6 and 7), compression blocks (8 and 9) and folding metal frameworks (12 and 13), wherein the hydraulic bag 14 is fixed on the central shaft 5, the sealing plug 4 is arranged between the central shaft and a gas injection pipeline, the gas injection pipeline is connected with the gas source 1, the gas inlet valve 2 and the gas outlet valve 3 are arranged on the gas injection pipeline, a middle pipeline of the central shaft is communicated with the hydraulic bag as a gas injection inlet, the retractable capsule baffle discs 10 and 11 are arranged at the top and the bottom of the hydraulic bag, the compression nuts 6 and 7 are arranged outside the capsule baffle discs, and the compression blocks 8 and 9 are arranged at corresponding positions inside the hydraulic bag to clamp and fix the hydraulic; the retractable capsule baffle disc is connected with the folding metal frameworks 12 and 13. The invention is convenient to research the change relation of pipe flow pressure distribution along with time when the pipe flow is unidirectionally closed by simulating the setting of a real underground blowout preventer.)

一种随钻井下防喷模拟装置

技术领域

本发明属于石油钻井领域，具体涉及一种新型的随钻井下防喷模拟装置，用于模拟真实井下防喷器坐封，从而研究在井下防喷器坐封状态下管流单向封闭时的管流压力分布随时间的变化关系。

背景技术

随着油气开发的深入开展，逐渐转向深部地层，呈现出高温、高压、超深的特点，这类油气藏易发生溢流、井涌甚至可能诱发井喷事故，目前可以使用井口常规防喷器和井下防喷器来控制井内压力防止井喷事故的发生，但由于初始条件为井底欠平衡，因此，仍有流体进入管流内部，使得管流关闭部位压力升高。严重时导致井下防喷器失效，失去井下保护屏障功能。因而，有必要研究在钻井液停止循环防喷器坐封情况下，管流单向封闭时的管流压力分布随时间的变化关系。

但在停止循环状态下，井下多相流流动规律无法预测，特别是在井口没有钻井液顶出情况下更是不得而知，故需要研制一种基于实验室环境下的新型随钻井下防喷模拟装置以便于研究管流单向封闭时的管流压力分布随时间的变化关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻井下防喷模拟装置，该装置原理可靠，操作简便，通过模拟真实井下防喷器坐封，研究管流单向封闭时的管流压力分布随时间的变化关系，从而解决了在停止循环状态下，井下多相流流动规律无法预测等问题。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种随钻井下防喷模拟装置，包括启动单元、封堵单元以及固定单元。

所述启动单元包括气源、进气阀、出气阀，实验开始时打开气源和进气阀，关闭出气阀，气体通过管线进入并撑开液压囊，使随钻井下防喷模拟装置坐封在模拟套管内壁，坐封完成后关闭气源和进气阀，可保持随钻井下防喷模拟装置一直处于坐封状态，直到实验结束后打开出气阀，气体放出后，液压囊收缩至自然状态，便可上提取出该装置。

所述封堵单元包括密封塞、折叠式金属骨架、液压囊，实验开始前，液压囊中未注气，处于自然收缩状态，折叠式金属骨架未张开，该装置可以下放到模拟套管任何位置，通过中心轴内的中间管线向液压囊注气，液压囊受压膨胀，紧贴模拟套管内壁，起到封管作用，并且液压囊在膨胀过程中，撑开上下两端的折叠式金属骨架，减小液压囊与模拟套管壁间的缝隙，防止液压囊被破坏，密封塞位于中心轴和注气管线之间的接触部位，可起到密封作用以防止气体泄漏。

所述固定单元包括中心轴、六方压紧螺帽、胶囊内部压紧块、收缩式胶囊挡盘，中心轴用于固定液压囊，承受轴向应力，同时其中间管线作为注气输入口，六方压紧螺帽和胶囊内部压紧块用于夹紧和固定液压囊，防止漏气，收缩式胶囊挡盘可以承受液压囊注气后产生的压力，约束液压囊沿模拟套管轴向变形，同时可用来安装折叠式金属骨架。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）利用折叠式金属骨架承力，同时保护液压囊；

2）该装置在模拟套管中可放于任何位置，通过中心轴内的中间管线对液压囊进行加压或卸压，完成液压囊的膨胀或收缩；

3）成本低，生产便利，更换方便。

附图说明

图1是本发明随钻井下防喷模拟装置的结构示意图。

图中：1—气源，2—进气阀，3—出气阀，4—密封塞，5—中心轴，6、7—六方压紧螺帽，8、9—胶囊内部压紧块，10、11—收缩式胶囊挡盘，12、13—折叠式金属骨架，14—液压囊，15—模拟套管。

具体实施方式

下面根据附图进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。

参见图1。

一种随钻井下防喷模拟装置，包括中心轴5、气源1、进气阀2、出气阀3、密封塞4、液压囊14、收缩式胶囊挡盘（10、11）、压紧螺帽（6、7）、压紧块（8、9）、折叠式金属骨架（12、13），所述中心轴5固定液压囊14，该中心轴与注气管线之间有密封塞4，注气管线连接气源1，注气管线上设置进气阀2、出气阀3，中心轴的中间管线作为注气输入口与液压囊14连通，液压囊顶部和底部设置收缩式胶囊挡盘10、11，胶囊挡盘外有压紧螺帽6、7，液压囊内部的对应位置有压紧块8、9，夹紧和固定液压囊；所述收缩式胶囊挡盘连接折叠式金属骨架12、13。

所述注气管线上设置进气阀，气体通过进气阀进入并撑开液压囊，使随钻井下防喷模拟装置坐封于模拟套管15内壁，便于研究管流单向封闭时管流压力分布随时间的变化关系。

所述注气管线上设置出气阀，用于实验结束后打开出气阀放出气体，使液压囊收缩至自然状态，便于上提取出该装置。

所述收缩式胶囊挡盘承受液压囊注气后产生的压力，约束液压囊沿模拟套管的轴向变形。

所述折叠式金属骨架在液压囊膨胀过程中撑开，占据液压囊与模拟套管壁间的缝隙，防止液压囊损坏。

利用上述装置模拟真实井下防喷器坐封，过程如下：

（1）实验开始前，液压囊处于自然收缩状态，折叠式金属骨架未张开，将该装置下放到模拟套管内任何位置；

（2）打开气源和进气阀，通过中心轴内的中间管线向液压囊注气，密封塞位于中心轴和注气管线之间的接触部位，防止气体泄漏；

（3）气体通过管线进入并撑开液压囊，液压囊受压膨胀，紧贴模拟套管内壁，使随钻井下防喷模拟装置坐封于模拟套管内壁；

（4）液压囊在膨胀过程中，撑开上下两端的折叠式金属骨架，减小液压囊与模拟套管壁间的缝隙，防止液压囊受到挤压损坏；

（5）实验结束后打开出气阀，气体放出后，液压囊收缩至自然状态，上提取出该装置。