超临界二氧化碳钻井井筒内相态的控制装置

摘要

本发明涉及一种超临界二氧化碳钻井井筒内相态的控制装置，包括主循环回路和控制系统，主循环回路由CO2储罐、柱塞泵、热交换装置、立管、钻杆、钻头、井筒、井口回压控制系统、旋转分离器、热交换装置通过管线依次联接而成；控制系统由工控机分别与高压气罐、电磁阀、热交换装置、压力传感器、温度传感器和质量流量计电连接组成；压力传感器、温度传感器和质量流量计安装在井筒入口和出口处，实时监测井口二氧化碳钻井液的温度和压力，通过工控机控制软件系统发出控制信号，对井口回压控制系统和热交换装置进行控制和实时调节，然后重新计算得到井底超临界二氧化碳钻井液的压力、温度，直到满足超临界态判别条件为止，进而保证在井底的二氧化碳钻井液始终处于超临界态状态。

主权项

一种超临界二氧化碳钻井井筒内相态的控制装置，包括主循环回路和控制系统，其特征在于：主循环回路由CO2储罐、柱塞泵、热交换装置、立管、钻杆、钻头、井筒、井口回压控制系统、旋转分离器、制冷装置通过管线依次连接而成，制冷装置的出口再连接到CO2储罐的入口，形成主循环回路；控制系统由工控机分别与高压气罐、电磁阀、热交换装置、压力传感器、温度传感器和质量流量计电连接组成；在井筒入口和出口处各安装一台压力传感器、温度传感器和质量流量计，在井口回压控制系统和高压气罐之间安装电磁阀；在循环过程中，工控机进行二氧化碳钻井液井筒入口和出口温度、压力、流量数据的实时采集和分析，根据采集到的数据，利用井筒多相流动计算模型，计算得到井底超临界二氧化碳钻井液的压力、温度，根据二氧化碳的临界条件判别其相态，若处于超临界态，则正常循环钻进；若未处于超临界态，则通过工控机控制软件系统发出控制信号，对井口回压控制系统和热交换装置进行控制，实时调节井口回压和二氧化碳钻井液的入口温度，然后重新计算得到井底超临界二氧化碳钻井液的压力、温度，直到满足超临界态判别条件为止。