一种超高温高压模拟钻进实验设备制造技术

本发明专利技术公开了一种超高温高压模拟钻进实验设备，包括岩心加热系统、回转钻进系统、竖向加压系统和横向加压系统；岩心加热系统用于对岩心样品进行加热；回转钻进系统包括液压站、立轴、液压马达、给进机构、主轴和钻杆；液压站用于驱动给进机构对主轴施加向下的压力，同时还用于驱动液压马达带动主轴、钻杆和钻头旋转；竖向加压系统包括竖向加压装置和竖向加压块，竖向加压块用于设于岩心样品上部，竖向加压装置用于对竖向加压块施加向下的压力；横向加压系统包括横向加压装置和横向加压块，横向加压块用于敷设于岩心样品周缘，横向加压装置用于对横向加压块施加向内的压力。本发明专利技术提供的技术方案的有益效果是：能够模拟超深井超高温高压钻进环境。

【技术实现步骤摘要】
一种超高温高压模拟钻进实验设备
本专利技术涉及地质工程钻探
，具体涉及一种超高温高压模拟钻进实验设备。
技术介绍
未来几年我国科学超深井、地热井和油气超深井等施工的数量将越来越多，井深将越来越大。由于现场实验条件和参数检测等影响，国内外大多数采用高温高压模拟钻进实验设备对高温高压状态下的钻进机理进行研究。前苏联、美国、德国和日本等国家都建造了高温高压模拟钻进实验设备，以便对高温高压下的碎岩机理和钻进工艺等方面进行试验研究。我国目前能够模拟的最大井深为6000m左右，与发达国家相比仍有较大差距。有些模拟钻进装置只能模拟高温环境，有的模拟钻进实验设备能够模拟的温度和压力有限。本专利技术专利涉及一种模拟超深井超高温高压环境的钻进实验设备，可用于模拟超万米深井超高温高压条件，进行钻进机理、钻进方法和钻进工艺参数优先以及超高温高压对钻进速度影响规律等实验研究。
技术实现思路
本专利技术实施例通过提供一种超高温高压模拟钻进实验设备，解决了现有技术中模拟钻进实验设备所能模拟的温度和压力达不到超深井超高温高压环境的要求的技术问题。本专利技术实施例提供了一种超高温高压模拟钻进实验设备，包括：岩心加热系统，所述岩心加热系统包括保温油浴桶和加热器，所述保温油浴桶内用于放置岩心样品和浸没所述岩心样品的油液，所述保温油浴桶侧壁贯设有安装孔，所述加热器用于对所述油液进行加热；回转钻进系统，所述回转钻进系统包括液压站、立轴、液压马达、给进机构、主轴和钻杆；所述立轴沿上下向延伸，下端固定于所述液压站顶部，所述液压马达和所述给进机构固定于所述立轴上端，位于所述保温油浴桶上方，所述主轴和所述钻杆均沿上下向延伸，所述主轴的上端与所述给进机构和所述液压马达连接，所述主轴的下端与所述钻杆的上端连接，所述钻杆下端用于与钻头连接，且与所述岩心样品相对，所述液压站用于驱动所述给进机构对所述主轴施加向下的压力，同时还用于驱动所述液压马达带动所述主轴、所述钻杆和所述钻头旋转；竖向加压系统，所述竖向加压系统包括竖向加压装置和竖向加压块，所述竖向加压块用于设于所述岩心样品的上部，所述竖向加压块与所述钻杆对应的位置贯设有穿孔，所述穿孔用于供所述钻头和所述钻杆穿过，所述竖向加压装置用于对所述竖向加压块施加向下的压力；以及，横向加压系统，所述横向加压系统包括横向加压装置和横向加压块，所述横向加压块呈环状设置，用于敷设于所述岩心样品的周缘，所述横向加压装置靠近所述岩心样品的一端穿过所述安装孔固定于所述横向加压块外侧，所述横向加压装置用于对所述横向加压块施加向内的压力。进一步地，所述竖向加压装置包括横梁和竖向加压油缸，所述横梁固定于所述立轴上，所述竖向加压油缸为活塞式油缸，一端固定于所述横梁上，另一端抵接于所述竖向加压块上。进一步地，所述竖向加压油缸具有两个沿上下向延伸的竖向活塞杆，所述竖向活塞杆对称设于所述钻杆的外围，所述两个竖向活塞杆下端抵接于所述竖向加压块顶部，所述竖向加压油缸的缸体固定于所述横梁。进一步地，所述横向加压块包括两个呈半环状且相对设置的加压瓦，所述横向加压装置包括固定座和两个与两个所述加压瓦对应设置的横向加压油缸，所述横向加压油缸为活塞式油缸，所述横向加压油缸的一端固定于所述固定座，另一端穿过所述安装孔固定于所述加压瓦外侧。进一步地，所述横向加压油缸的缸体穿过所述安装孔固定于所述加压瓦外侧，所述横向加压油缸的横向活塞杆固定于固定座。进一步地，所述保温油浴桶的桶底贯设有两个通孔，所述两个通孔位于所述岩心样品的外围，用于供所述立轴穿过。进一步地，所述主轴和所述钻杆均呈中空设置，所述保温油浴桶侧壁贯设有开孔；所述超高温高压模拟钻进实验设备还包括冲洗液循环系统，所述冲洗液循环系统包括油泵和油管，所述油泵的进油口通过所述油管与所述开孔连通，所述油泵的出油口通过所述油管与所述主轴内连通，所述油泵用于抽取所述保温油浴桶内的所述油液并将所述油液输送到所述主轴内。进一步地，所述冲洗液循环系统还包括过滤装置，所述过滤装置设于所述开孔孔口处，用于过滤掉所述钻头钻进所述岩心样品产生的岩粉。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：该超高温高压模拟钻进实验装置采用油浴加热和液压缸加压，可以模拟超高温高压地层环境，解决了现有技术中模拟钻进实验设备所能模拟的温度和压力达不到超深井超高温高压环境的要求的技术问题；同时可开展超高温高压条件下的钻进机理、钻进方法、钻进工艺参数优先和超高温高压对钻进速度影响规律等实验研究。附图说明图1为本专利技术提供的超高温高压模拟钻进实验设备一实施例的结构示意图；图中：1-岩心样品、2-液压站、3-液压操作柜、4-立轴、5-给进机构、6-液压马达、7-主轴、8-钻杆、9-钻头、10-竖向加压块、101-穿孔、11-竖向加压油缸、111-竖向活塞杆、12-横梁、13-横向加压块、131-加压瓦、14-横向加压油缸、141-横向活塞杆、15-保温油浴桶、151-安装孔、152-通孔、153-开孔、16-加热器、17-油管。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参见图1，本专利技术的实施例提供一种超高温高压模拟钻进实验设备，包括岩心加热系统、回转钻进系统、竖向加压系统、横向加压系统和冲洗液循环系统。岩心加热系统包括保温油浴桶15和加热器16，保温油浴桶15内用于放置岩心样品1和淹没所述岩心样品的油液，加热器16用于对所述油液进行加热，保温油浴桶15侧壁贯设有安装孔151，在本实施例中，所述安装孔151的数量为两个，且对称设于所述保温油浴桶15的侧壁上，保温油浴桶15侧壁还贯设有开孔153。回转钻进系统包括液压站2(包括液压操纵阀、油箱、液压泵等)、液压操作柜3、立轴4、给进机构5、液压马达6、主轴7和钻杆8；立轴4沿上下向延伸，所述立轴4可设于保温油浴桶15的外侧，在本实施例中，所述保温油浴桶15的桶底对称贯设有两个通孔152，所述两个通孔152位于所述岩心样品1的外围，所述立轴4下端穿过所述通孔152固定于液压站2顶部，在本实施例中，所述立轴4的下端通过螺栓固定在所述液压站2机箱的顶部。液压马达6和给进机构5固定于立轴4上端，位于所述保温油浴桶15上方(在本实施例中，保温油浴桶15设于液压站2上)。主轴7和钻杆8均沿上下向延伸，呈中空设置，主轴7上端与给进机构5和液压马达6连接，主轴7下端与所述钻杆8的上端连接，钻杆8的下端用于与钻头9连接，且与所述岩心样品1相对，液压站2用于驱动给进机构5对主轴7施加向下的压力，同时还用于驱动液压马达6带动主轴7、钻杆8和钻头9旋转，液压操作柜3用于控制液压站2的运行。竖向加压系统包括竖向加压装置和竖向加压块10，请参见图1，竖向加压块10设于岩心样品1的上部，竖向加压块10与钻杆8对应的位置贯设有穿孔101，穿孔101供钻头9和钻杆8穿过，在本实施例中，所述穿孔101的直径略大于钻头9的直径。竖向加压装置用于对竖向加压块10施加向下的压力，在本实施例中，竖向加压装置包括横梁12和竖向加压油缸11，横梁12固定于立轴4上，所述竖向加压油缸11为活塞式油缸，所述竖向加压油缸11一端固定于所述横梁12上，另一端抵接于所述竖向加压块10上。本实施例中，所述竖向加压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高温高压模拟钻进实验设备，其特征在于，包括：岩心加热系统，所述岩心加热系统包括保温油浴桶和加热器，所述保温油浴桶内用于放置岩心样品和浸没所述岩心样品的油液，所述保温油浴桶侧壁贯设有安装孔，所述加热器用于对所述油液进行加热；回转钻进系统，所述回转钻进系统包括液压站、立轴、液压马达、给进机构、主轴和钻杆；所述立轴沿上下向延伸，下端固定于所述液压站顶部，所述液压马达和所述给进机构固定于所述立轴上端，位于所述保温油浴桶上方，所述主轴和所述钻杆均沿上下向延伸，所述主轴的上端与所述给进机构和所述液压马达连接，所述主轴的下端与所述钻杆的上端连接，所述钻杆下端用于与钻头连接，且与所述岩心样品相对，所述液压站用于驱动所述给进机构对所述主轴施加向下的压力，同时还用于驱动所述液压马达带动所述主轴、所述钻杆和所述钻头旋转；竖向加压系统，所述竖向加压系统包括竖向加压装置和竖向加压块，所述竖向加压块用于设于所述岩心样品的上部，所述竖向加压块与所述钻杆对应的位置贯设有穿孔，所述穿孔用于供所述钻头和所述钻杆穿过，所述竖向加压装置用于对所述竖向加压块施加向下的压力；以及，横向加压系统，所述横向加压系统包括横向加压装置和横向加压块，所述横向加压块呈环状设置，用于敷设于所述岩心样品的周缘，所述横向加压装置靠近所述岩心样品的一端穿过所述安装孔固定于所述横向加压块外侧，所述横向加压装置用于对所述横向加压块施加向内的压力。...

【技术特征摘要】
1.一种超高温高压模拟钻进实验设备，其特征在于，包括：岩心加热系统，所述岩心加热系统包括保温油浴桶和加热器，所述保温油浴桶内用于放置岩心样品和浸没所述岩心样品的油液，所述保温油浴桶侧壁贯设有安装孔，所述加热器用于对所述油液进行加热；回转钻进系统，所述回转钻进系统包括液压站、立轴、液压马达、给进机构、主轴和钻杆；所述立轴沿上下向延伸，下端固定于所述液压站顶部，所述液压马达和所述给进机构固定于所述立轴上端，位于所述保温油浴桶上方，所述主轴和所述钻杆均沿上下向延伸，所述主轴的上端与所述给进机构和所述液压马达连接，所述主轴的下端与所述钻杆的上端连接，所述钻杆下端用于与钻头连接，且与所述岩心样品相对，所述液压站用于驱动所述给进机构对所述主轴施加向下的压力，同时还用于驱动所述液压马达带动所述主轴、所述钻杆和所述钻头旋转；竖向加压系统，所述竖向加压系统包括竖向加压装置和竖向加压块，所述竖向加压块用于设于所述岩心样品的上部，所述竖向加压块与所述钻杆对应的位置贯设有穿孔，所述穿孔用于供所述钻头和所述钻杆穿过，所述竖向加压装置用于对所述竖向加压块施加向下的压力；以及，横向加压系统，所述横向加压系统包括横向加压装置和横向加压块，所述横向加压块呈环状设置，用于敷设于所述岩心样品的周缘，所述横向加压装置靠近所述岩心样品的一端穿过所述安装孔固定于所述横向加压块外侧，所述横向加压装置用于对所述横向加压块施加向内的压力。2.如权利要求1所述的超高温高压模拟钻进实验设备，其特征在于，所述竖向加压装置包括横梁和竖向加压油缸，所述横梁固定于所述立轴上，所述竖向加压油缸为活塞式油缸，一端固定于所述横梁上，另一端抵接于所述竖向...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢春华，蒋国盛，王子航，张涛，程万，郑君，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42