螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术提供了一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法，测试系统包括钻具本体、负压表、反循钻井液收集装置，负压表设置在内管上，钻井液收集装置包括收集钻井液用容器、存储钻井液用容器、连接管道和密封用容器，收集钻井液用容器套设在联通元件上，存储钻井液用容器设置在收集钻井液用容器侧下方，其内部通过连接管道与收集钻井液用容器内部连通，密封用容器设置在钻具本体下方，内管的下端伸入密封用容器内。本发明专利技术提供的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法，能够方便的测试出螺旋转轴结构参数与内管负压的关系、螺旋转轴转速与内管负压的关系、螺旋转轴转速与钻井液返回速度的关系等。

Spiral rotary shaft local reverse circulation coring tool testing system and its application method

The invention provides a spiral rotary shaft type partial reverse circulation coring drilling tool testing system and its use method. The testing system comprises a drilling tool body, a negative pressure meter and a reverse circulation drilling fluid collecting device. The negative pressure meter is arranged on an inner pipe, and the drilling fluid collecting device comprises a container for collecting drilling fluid, a container for storing drilling fluid, and a connecting pipe. The container for collecting drilling fluid is arranged on the connecting element, and the container for storing drilling fluid is arranged below the side of the container for collecting drilling fluid. The inner part of the container is connected with the container for collecting drilling fluid through connecting pipes, and the container for sealing is arranged below the drilling tool body, and the lower end of the inner pipe is extended into the container for sealing. The testing system of the screw rotary shaft type partial reverse circulation coring tool and its application method can conveniently test the relationship between the structural parameters of the screw rotary shaft and the negative pressure of the inner tube, the relationship between the rotational speed of the screw rotary shaft and the negative pressure of the inner tube, the relationship between the rotational speed of the screw rotary shaft and the return speed of the drilling fluid, etc.

【技术实现步骤摘要】
螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法
本专利技术涉及地质钻探和石油钻井中钻具测试领域。更具体地说，本专利技术涉及一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法。
技术介绍
目前，世界各国矿产资源日渐枯竭，这就需要钻井公司更经济、更有效地进行矿产资源开发。要了解地层中矿产资源的结构，走向等情况，取心钻探是最有效的手段。作为钻进作业中的重要工具——钻具，其工作性能直接影响到钻进作业的质量、成本和效率。随着地质钻探和石油钻井范围越来越广，钻遇松散破碎等复杂地层的情况越来越多，钻遇这类复杂地层时取心非常困难，要想在这些复杂地层中进行高质量取心钻进，那么针对松散破碎等复杂地层的取心钻具研究就显得非常重要。目前，针对松散破碎等复杂地层而设计的螺旋转轴式局部反循环取心钻具，螺旋转轴式局部反循环取心钻具是利用螺旋转轴旋转抽吸原理，采用孔底局部反循环的液流回路结合单动双管结构来实现孔底局部反循环的取心钻具，该钻具具有高质量采取所需岩心的优点，可在松散破碎地层钻探钻井工程领域推广应用。为了更加方便和有效的研究松散破碎地层用局部反循环取心钻具，有必要研究一套针对该钻具工作性能的测试系统，从而为钻具的进一步研究和优化提供支撑。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有松散破碎地层用钻具测试存在的上述不足，提供一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法，该测试系统及使用方法能够方便的测试出螺旋转轴结构参数与内管负压的关系、螺旋转轴转速与负压的关系、螺旋转轴转速与钻井液返回速度的关系等，得出钻具的工作性能，为钻具的进一步研究和优化提供支撑。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统，包括钻具本体、负压表、钻井液收集装置，所述钻具本体至少包括接头、过渡元件、联通元件、内管和螺旋转轴，所述接头自上而下分为两个外径不等的大外径分段和小外径分段，所述接头的侧壁中部间隔设置有多个斜孔，所述小外径分段上间隔设置有多个通孔，所述大外径分段内设置有用于与钻杆连接的锥形螺纹孔，所述过渡元件与所述小外径分段的内螺纹连接，所述过渡元件连接所述联通元件，所述联通元件为内部中空且上下两端均开口的结构，其下端的外部通过内管接头与所述内管的上端连接，所述螺旋转轴通过一对圆锥滚子轴承和两个轴承座支撑后安装在联通元件内，所述螺旋转轴的侧壁上设有螺旋叶片，所述螺旋转轴的上端部连接在所述接头内部，所述联通元件下端的内部与单通零件座螺纹连接后通向内管，所述负压表设置在所述内管上，用于测量所述内管内的压强，所述钻井液收集装置包括收集钻井液用容器、存储钻井液用容器、连接管道和密封用容器，所述收集钻井液用容器套设在所述联通元件外，且其桶底与所述联通元件的侧壁密封连接，所述存储钻井液用容器设置在所述收集钻井液用容器下方，其内部通过连接管道与所述收集钻井液用容器内部连通，所述密封用容器设置在所述钻具本体下方，其内预装有钻井液，所述内管的下端伸入所述密封用容器内的钻井液中。优选的是，所述的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统中，所述连接管道包括第一管体、连接件和第二管体，所述第一管体水平设置，其一端开口穿过所述收集钻井液用容器的侧壁与所述收集钻井液用容器的内部连通，所述第二管体竖直设置，其上端开口通过所述连接件与所述第一管体的另一端开口连接并连通，所述第二管体的下端开口伸入到所述存储钻井液用容器内。一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统的使用方法，包括测试螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系、测试螺旋转轴转速与内管内压强的关系、测试相同结构参数条件下螺旋转轴转速与钻井液反循环速度的关系和测试相同转速条件下螺旋转轴的螺旋叶片的升角与钻井液反循环速度的关系；测试螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系时，将多个除螺旋叶片的升角不同其他参数均相同的螺旋转轴分别装入所述钻具本体中，并分别在钻机转速相同的条件下进行负压测试试验，通过负压表获取不同升角的螺旋转轴所对应的内管内的压强值，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系；测试螺旋转轴转速与内管内压强大小的关系时，使用同一螺旋转轴，只改变螺旋转轴的转速，在不同的钻机转速的条件下进行负压测试试验，通过负压表获取不同钻机转速所对应的内管内的压强值，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴转速与内管内压强的关系；测试相同结构参数条件下螺旋转轴转速与钻井液反循环速度的关系时，使用同一螺旋转轴，只改变螺旋转轴的转速，在不同的钻机转速的条件下进行负压测试试验，获取不同螺旋转轴转速所对应的旋转时间和反循环钻井液量，计算得到该转速条件下的钻井液反循环速度，再对得到数据进行分析，即可得到相同结构参数条件下螺旋转轴转速与钻井液反循环速度的关系，其中钻井液反循环速度v的计算方法如下：v＝Q/t上式中，Q为所述测试系统在t时间内的循环钻井液量；测试相同转速条件下螺旋转轴的螺旋叶片的升角与钻井液反循环速度的关系时，将钻具本体下方位于所述收集钻井液用容器下方的部分全部浸没在所述密封用容器内的钻井液中，将多个除升角不同其他参数均相同的螺旋转轴分别装入所述钻具本体中，并分别在钻机转速相同的条件下进行负压测试试验，获取不同升角的螺旋转轴所对应的旋转时间和反循环钻井液量，计算得到该升角条件下的钻井液反循环速度，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴不同结构参数与钻井液反循环速度的关系。优选的是，所述的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统的使用方法中，还包括测试螺旋转轴的螺旋叶片外径和联通元件内径之间的间隙与内管内压强的关系，测试螺旋转轴的螺旋叶片外周和联通元件内侧壁之间的间隙的大小与内管内压强的关系时，将多个除二者之间间隙的大小不同其他参数均相同的螺旋转轴分别装入所述钻具本体中，并分别在钻机转速相同的条件下进行负压测试试验，通过负压表获取不同间隙的大小的螺旋转轴所对应的内管内的压强值，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴的螺旋叶片外周和联通元件内侧壁之间的间隙的大小与内管内压强的关系。优选的是，所述的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统的使用方法中，还包括测试相同转速条件下螺旋转轴的螺旋叶片外周和联通元件内侧壁之间的间隙的大小与钻井液反循环速度的关系，测试相同转速条件下螺旋转轴的螺旋叶片外周和联通元件内侧壁之间的间隙的大小与钻井液反循环速度的关系时，将多个除二者之间间隙的大小不同其他参数均相同的螺旋转轴分别装入所述钻具本体中，并分别在钻机转速相同的条件下进行负压测试试验，获取不同间隙螺旋转轴所对应的旋转时间和反循环钻井液量，计算得到该外径条件下的钻井液反循环速度，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴不同间隙参数与钻井液反循环速度的关系。本专利技术的有益效果是：在针对松散破碎等复杂地层的各种钻具中，螺旋转轴式局部反循环取心钻具具有高质量采取所需岩心的优点，而现有其他钻具的结构和螺旋转轴式局部反循环取心钻具结构存在很大程度的不同，而本专利技术针对松散破碎地层提出一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统及其使用方法，能够方便的测试出螺旋转轴结构参数与负压的关系、螺旋转轴转速与负压的关系、螺旋转轴转速与钻井液反循环速度的关系等，能够为螺旋转轴式局部反循环取心钻具的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统，包括钻具本体(1)、负压表(2)、钻井液收集装置，所述钻具本体(1)至少包括接头、过渡元件、联通元件、内管和螺旋转轴，所述接头自上而下分为两个外径不等的大外径分段和小外径分段，所述接头的侧壁中部间隔设置有多个斜孔，所述小外径分段上间隔设置有多个通孔，所述大外径分段内设置有用于与钻杆连接的锥形螺纹孔，所述过渡元件与所述小外径分段的内螺纹连接，所述过渡元件连接所述联通元件，所述联通元件为内部中空且上下两端均开口的结构，其下端的外部通过内管接头与所述内管的上端连接，所述螺旋转轴通过一对圆锥滚子轴承和两个轴承座支撑后安装在联通元件内，所述螺旋转轴的侧壁上设有螺旋叶片，所述螺旋转轴的上端部连接在所述接头内部，所述联通元件下端的内部与单通零件座螺纹连接后通向内管，其特征在于，所述负压表(2)设置在所述内管上，用于测量所述内管内的压强，所述钻井液收集装置包括收集钻井液用容器(3)、存储钻井液用容器(4)、连接管道和密封用容器(5)，所述收集钻井液用容器(3)套设在所述联通元件外，且其桶底与所述联通元件的侧壁密封连接，所述存储钻井液用容器(4)设置在所述收集钻井液用容器(3)下方，其内部通过连接管道与所述收集钻井液用容器(3)内部连通，所述密封用容器(5)设置在所述钻具本体(1)下方，其内预装有钻井液，所述内管的下端伸入所述密封用容器(5)内的钻井液中。...

【技术特征摘要】
1.一种螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统，包括钻具本体(1)、负压表(2)、钻井液收集装置，所述钻具本体(1)至少包括接头、过渡元件、联通元件、内管和螺旋转轴，所述接头自上而下分为两个外径不等的大外径分段和小外径分段，所述接头的侧壁中部间隔设置有多个斜孔，所述小外径分段上间隔设置有多个通孔，所述大外径分段内设置有用于与钻杆连接的锥形螺纹孔，所述过渡元件与所述小外径分段的内螺纹连接，所述过渡元件连接所述联通元件，所述联通元件为内部中空且上下两端均开口的结构，其下端的外部通过内管接头与所述内管的上端连接，所述螺旋转轴通过一对圆锥滚子轴承和两个轴承座支撑后安装在联通元件内，所述螺旋转轴的侧壁上设有螺旋叶片，所述螺旋转轴的上端部连接在所述接头内部，所述联通元件下端的内部与单通零件座螺纹连接后通向内管，其特征在于，所述负压表(2)设置在所述内管上，用于测量所述内管内的压强，所述钻井液收集装置包括收集钻井液用容器(3)、存储钻井液用容器(4)、连接管道和密封用容器(5)，所述收集钻井液用容器(3)套设在所述联通元件外，且其桶底与所述联通元件的侧壁密封连接，所述存储钻井液用容器(4)设置在所述收集钻井液用容器(3)下方，其内部通过连接管道与所述收集钻井液用容器(3)内部连通，所述密封用容器(5)设置在所述钻具本体(1)下方，其内预装有钻井液，所述内管的下端伸入所述密封用容器(5)内的钻井液中。2.如权利要求1所述的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统，其特征在于，所述连接管道包括第一管体(6)、连接件(7)和第二管体(8)，所述第一管体(6)水平设置，其一端开口穿过所述收集钻井液用容器(3)的侧壁与所述收集钻井液用容器(3)的内部连通，其上端开口通过所述连接件(7)与所述第一管体(6)的另一端开口连接并连通，所述第二管体(8)的下端开口伸入到所述存储钻井液用容器(4)内。3.一种如权利要求1或2所述的螺旋转轴式局部反循环取心钻具测试系统的使用方法，其特征在于，包括测试螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系、测试螺旋转轴转速与内管内压强的关系、测试相同结构参数条件下螺旋转轴转速与钻井液反循环速度的关系和测试相同转速条件下螺旋转轴的螺旋叶片的升角与钻井液反循环速度的关系；测试螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系时，将多个除螺旋叶片的升角不同其他参数均相同的螺旋转轴分别装入所述钻具本体(1)中，并分别在钻机转速相同的条件下进行负压测试试验，通过负压表(2)获取不同升角的螺旋转轴所对应的内管内的压强值，再对得到数据进行分析，即可得到螺旋转轴的螺旋叶片的升角与内管内压强的关系；测试螺旋转轴转速与内管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗涛，熊巍，肖淑芬，梅华平，徐刚，丁涛，吴昊，贺秋冬，李涛，范怡静，杨义，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42