一种测定水平井段岩屑清除效果的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，属于石油钻采模拟设备技术领域，本装置包括依次连接的泥浆罐、增压泵和模拟钻柱，模拟钻柱一端插入模拟井筒内，模拟井筒出口依次连接过滤器、温度调节系统和泥浆罐，增压泵出口还与泥浆罐底部的液体分布器连接；模拟钻柱上设置有钻柱旋转系统。本装置流经温度调节系统的液流为不含泥沙的“干净”流体避免了堵塞，同时通过增压泵出口流体返回泥浆罐反冲泥浆罐底部，避免了泥沙沉积同时还能扰动罐内流体使其混合均匀，增设钻柱旋转系统可以模拟钻柱旋转过程对岩屑沉积和清理的影响，岩屑量采用先用过滤器清除再由岩屑补充系统添加的方式控制，钻柱入口的泥浆中岩屑含量稳定。

A device for measuring the removal effect of cuttings in horizontal well section

【技术实现步骤摘要】
一种测定水平井段岩屑清除效果的装置
本专利技术涉及石油钻采模拟实验
，具体涉及一种测定水平井段岩屑清除效果的装置。
技术介绍
水平井是指井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井，其可以增大油气层的裸露面积，有效地提高了流体的抽取效率。在水平井段钻井过程中，当水平段比较长时，岩屑在自身重力的作用下会沉向下井壁成岩屑床，一旦岩屑床的厚度达到一定的值，就会影响施工安全，造成起下钻阻卡等复杂情况的发生，因此需要清除岩屑床。目前常规清除岩屑床的方式有两种，一种是加大泥浆排量冲洗岩屑的水力清洗法，另一种是利用井眼清洁工具对岩屑床进行机械刮削的机械破床法。但由于目前对相关机理认识不足，因此无论采取哪种方式，都需要通过实验方式确定其操作参数。中国申请专利CN201721607488.X公开了一种定向井钻井液携岩效率评价实验装置，用于模拟静态的水力清洗过程，能够模拟不同井斜条件，但还存在忽略了钻杆旋转对岩屑沉积以及清屑的影响、泥沙沉降堵塞和泥沙含量不易控制等问题影响测试准确性和进程。
技术实现思路
鉴于以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能够模拟钻柱旋转的岩屑清除效果模拟装置，本装置采用采用液体回流至泥浆罐搅动泥沙和液体，使得泥沙混合均匀且不易沉降。本专利技术采用以下技术方案为：一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐、增压泵和模拟钻柱，所述模拟钻柱比模拟井筒长且一端插入模拟井筒内，其另一端与模拟井筒活动连接，所述模拟钻柱与模拟井筒围成一环形空间用于流体流动，溶液经模拟钻柱进入模拟井筒内，所述模拟井筒出液口依次连接过滤器、温度调节系统和泥浆罐，组成一个泥浆循环系统；所述模拟钻柱位于模拟井筒外的一段上设置有钻柱旋转系统，所述钻柱旋转系统包括从动齿轮、转动齿轮和电机，所述电机的转子与转动齿轮连接，所述从动齿轮套设于模拟钻柱外表面，所述转动齿轮与从动齿轮匹配咬合；所述模拟钻柱与模拟井筒、所述模拟钻柱与加热器出口管线均通过密封轴承连接，该密封轴承为常规机泵转轴与泵体连接时使用的机械密封轴承；所述模拟井筒外壁上设置有壁厚测定装置，用于测量沉积的岩屑厚度，通过岩屑厚度反应岩屑沉积情况和清屑效果；所述泥浆罐上还连接有岩屑补充系统，所述增压泵出口还设置有分支管线与泥浆罐中的液体分布器连接，所述液体分布器位于泥浆罐底部。进一步，所述模拟井筒的出液口有多个且对称布置于同一平面内，至少有一个出液口位于模拟井筒底部，对称设置多个出液口可以使流体在模拟井筒内更为均匀地流动，优选的，每个出液口管线上均设置有流量计，便于计算各处的流量以及加和后得出总的泥浆循环量。优选的，所述泥浆罐上连接有气体管线，用于调整泥浆罐中压力，这可以减少模拟高压清屑条件下清屑效果时增压泵的能耗。优选的，所述岩屑补充系统包括岩屑储存罐和送料机，所述岩屑储存罐上设置有料位检测器，所述岩屑储存罐底部与送料机入口连接且连接管线上设置有控制阀，用于控制进料，所述送料机出口与位于其下方的泥浆罐连接。优选的，所述电机为变频电机，可以无极调整模拟钻柱的转速。有益效果：本装置可用于模拟水平井段岩屑清除效果，对于水力清屑和机械清屑过程均适用。本装置流经温度调节系统的液流为不含泥沙的“干净”流体避免了堵塞，同时通过增压泵出口流体返回泥浆罐反冲泥浆罐底部，避免了泥沙沉积同时还能扰动罐内流体使其混合均匀，增设钻柱旋转系统可以模拟钻柱旋转过程对岩屑沉积和清理的影响，岩屑采用先用过滤器清除再由岩屑补充系统添加的方式控制，钻柱入口的泥浆中岩屑含量稳定。附图说明图1为本专利技术整体示意图；图2为液体分布器结构示意图；图3为钻柱旋转系统示意图；图4为岩屑补充系统示意图；图中，1、泥浆罐；2、增压泵；3、液体分布器；31、扁口喷头；4、模拟钻柱；5、模拟井筒；6、过滤器；7、温度调节系统；8、回压阀；9、流量计；10、钻柱旋转系统；101、从动齿轮；102、转动齿轮；103、电机；11、壁厚测定装置；12、岩屑补充系统；121、岩屑储存罐；122、送料机；13、气体管线。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。实施例：一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，如图1，本装置包括依次连接的泥浆罐1、增压泵2和模拟钻柱4，模拟钻柱4比模拟井筒5长且一端插入模拟井筒5内，其另一端与模拟井筒5通过密封轴承连接，模拟钻柱4与模拟井筒5围成一环形空间用于流体流动，溶液经模拟钻柱进入模拟井筒内，模拟井筒5出液口依次连接过滤器6、温度调节系统7、回压阀8和泥浆罐1，从而组成一个泥浆循环系统。模拟井筒5的出液口有2个，分别对称分布于模拟井筒5的顶部和底部，两个出液口分别通过带有流量计9的分支管线与过滤器6连通。增压泵2出口连接有分支管线，该分支管线与泥浆罐1底部的液体分布器3连通。泥浆罐1上连接有气体管线13，通过充、放气体用于调整泥浆罐1中压力，这可以减少模拟高压清屑条件下清屑效果时增压泵的能耗。如图2，液体分布器3为圆环形，其底侧面的圆周上均匀分布有6个扁口喷头31。如图3，模拟钻柱4位于模拟井筒5外的一段上设置有钻柱旋转系统10，钻柱旋转系统10包括从动齿轮101、转动齿轮102和电机103，电机103为变频电机，电机103的转子与转动齿轮102连接，从动齿轮101套设于模拟钻柱4外表面，转动齿轮102与从动齿轮101匹配咬合；模拟钻柱4与模拟井筒5、模拟钻柱4与加热器3出口管线均通过密封轴承连接，该密封轴承为常规机泵转轴与泵体连接时使用的机械密封轴承；如图1，模拟井筒5外壁上设置有壁厚测定装置11，用于测量沉积的岩屑厚度，通过岩屑厚度反应岩屑沉积情况和清屑效果。如图4，泥浆罐1上还连接有岩屑补充系统12，岩屑补充系统12包括岩屑储存罐121和送料机122，岩屑储存罐121上设置有料位检测器，岩屑储存罐121底部与送料机122入口连接且连接管线上设置有控制阀，用于控制进料，送料机122出口与位于其下方的泥浆罐1连接。增压泵2出口设置有压力表和温度计用于测定循环泥浆的温度、压力。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本专利技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐、增压泵和模拟钻柱，模拟钻柱一端插入模拟井筒内，另一端与模拟井筒活动连接，模拟井筒出液口依次连接过滤器和泥浆罐，模拟钻柱与模拟井筒、模拟钻柱与增压泵出口管线均通过密封轴承连接；模拟井筒外壁上设置有壁厚测定装置；泥浆罐上还连接有岩屑补充系统，其特征在于，/n所述过滤器与泥浆罐之间设置有温度调节系统；/n所述增压泵出口还设置有分支管线与泥浆罐中的液体分布器连接，所述液体分布器位于泥浆罐底部；/n所述模拟钻柱位于模拟井筒外的一段上设置有钻柱旋转系统，所述钻柱旋转系统包括从动齿轮、转动齿轮和电机，所述电机的转子与转动齿轮连接，所述从动齿轮套设于模拟钻柱外表面，所述转动齿轮与从动齿轮匹配咬合。/n

【技术特征摘要】
1.一种测定水平井段岩屑清除效果的装置，包括依次连接的泥浆罐、增压泵和模拟钻柱，模拟钻柱一端插入模拟井筒内，另一端与模拟井筒活动连接，模拟井筒出液口依次连接过滤器和泥浆罐，模拟钻柱与模拟井筒、模拟钻柱与增压泵出口管线均通过密封轴承连接；模拟井筒外壁上设置有壁厚测定装置；泥浆罐上还连接有岩屑补充系统，其特征在于，
所述过滤器与泥浆罐之间设置有温度调节系统；
所述增压泵出口还设置有分支管线与泥浆罐中的液体分布器连接，所述液体分布器位于泥浆罐底部；
所述模拟钻柱位于模拟井筒外的一段上设置有钻柱旋转系统，所述钻柱旋转系统包括从动齿轮、转动齿轮和电机，所述电机的转子与转动齿轮连接，所述从动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进军，沈景原，郭星波，李春霞，余家同，蒲俊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51