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在油气勘探活动中,传统气测录井技术通过在地面上检测钻井液携带的油气成分,来发现和评价油气层(藏)。但在地面上检测钻井液携带的油气成分,存在检测时间滞后和油气定量分析困难等问题。为此,国内外油田技术服务公司纷纷开展了井下随钻气体测试器的相关研究,目标是将地面气体检测设备小型化后放置于靠近钻头的钻铤中,实现对井下原始环境中油气成分的定量化快速检测。其检测过程需要依靠井下随钻气体测试器的抽排样装置来实现,其工作的可靠性直接影响到仪器能否正常工作,是井下随钻气体测试器的关键装置,开展相关设计与研究工作具有重要的意义。为此,本论文开展井下钻井液抽排样模拟实验装置的研究,模拟井下随钻气体测试器抽排样装置的各项功能及工作流程,完成其原理的可行性验证。 本文首先介绍论文研究的背景及意义,分析井下流体抽排样技术的国内外研究现状,提出论文研究的主要内容。 其次,明确模拟实验装置的设计目的和设计原则,提出模拟实验装置的技术要求,确定模拟实验装置的总体设计方案。 接着,基于流体力学相关理论基础,运用压力控制方法分析比较不同的恒压控制方案。设计一种基于蓄能器原理的井下环空压力模拟装置,通过AMESim仿真软件建立装置仿真模型,并对不同仿真参数进行分组仿真,以验证基于蓄能器原理的井下环空压力模拟装置设计方案的可行性。 然后,根据总体方案要求,在国内外井下流体抽排样技术的基础上,对抽排样模拟装置进行设计,阐述其工作原理,详细设计装置的主要模块。建立装置的物理仿真模型,根据装置的仿真流程,建立装置的控制仿真模型。在不同井下环空模拟压力及不同体积弹性模量的环空钻井液条件下,分别进行抽排样模拟装置全工作流程的仿真研究。 最后,对井下环空压力模拟装置和抽排样模拟装置进行实验平台搭建,并将其连通后开展井下环空压力模拟实验研究与井下钻井液抽排样模拟实验研究。