一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置，涉及油气田开发技术领域，包括密封釜、磁密封联动旋转机构、侧向载荷压持机构、加热部件、高压气源和控制器，磁密封联动旋转机构包括动力驱动组件、密封柱、转数与扭力传感器、上磁环、下磁环、上垫片、下垫片、上联动杆、下联动杆、上轴承和下轴承，密封釜一侧的上部设置有加压口，密封釜的另一侧设置有安装口，侧向载荷压持机构包括夹持组件、外置加压杆和压力传感器，夹持组件中的岩心夹持块用于穿过安装口伸至密封釜中。该装置能够综合评估高温、高压及密封环境下在泥饼形成过程中钻井液对钻杆

【技术实现步骤摘要】
一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置


[0001]本技术涉及油气田开发
，特别是涉及一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置。

技术介绍

[0002]在油气井建井过程中，井眼内钻柱与井壁摩擦及钻具磨损不可避免，由此可能导致包括钻柱磨损开裂、应力腐蚀、起下钻困难、钻井周期延长等一系列复杂井下事故，已严重制约了优快钻井作业，因此降低钻进过程的摩阻与扭矩是石油工业重要研究领域之一。现场主要综合应用工程与化学方法来降低摩阻，主要包括：
①
改善钻井液润滑性；
②
优化井眼轨迹；
③
提高洗井效率，加强固相控制；
④
提高井壁稳定性；
⑤
优化钻具组合。上述方法可大大减小钻柱与井壁间摩擦阻力，减少钻杆与套管间磨损，降低粘附卡钻风险，有效提高钻井效率。目前，尽管石油工业在钻井减阻技术上取得了进步，但在减阻效果的评价设备上仍存在一些问题，尤其是对在钻进过程中井筒流体循环漏失情况下的钻柱与井壁摩擦的评价，即对在泥饼形成过程中钻柱与井壁间的摩擦模拟不够精确。常规EP润滑仪、Falex润滑仪、Westport润滑仪等设计基于金属加工行业，主要用于面接触条件下液体介质的润滑成膜性评价；另一类是LEM润滑仪与HLT润滑仪，二者虽然能有效模拟钻井液动态滤失过程，然而LEM润滑仪仅限于常温常压下的钻井液润滑性检测，且其砂芯易受污染；HLT润滑仪虽然可以模拟井下高温高压状态，但其结构复杂，操作难度大，造成现场应用限制较大。
[0003]在大量室内试验以及对近年新型减阻及摩阻评价技术调研后发现，目前的井下润滑模拟装置在应用过程中存在两方面不足：
[0004]1、现有模拟装置多针对金属副间流体润滑膜作用，缺乏井下钻井液滤失模拟组件，多无法模拟泥饼形成过程中钻柱与井壁的摩阻变化过程，不适于钻井过程中井下动态摩阻描述与分析；部分装置虽克服此不足，但操作复杂需要采用多次补浆完成封堵，而在此操作中封堵条件不可避免发生变化，因此不能准确对漏失层及封堵机理进行描述和分析。
[0005]2、现有模拟装置对井下润滑环境模拟不充分，无法模拟井下高温高压条件，尤其存在操作复杂、自动化程度低、模式单一等问题，不利于在钻进过程中钻井液摩阻的现场检测及润滑机理分析。

技术实现思路

[0006]为解决以上技术问题，本技术提供一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置，能够综合评估高温、高压及密封环境下在泥饼形成过程中钻井液对钻杆
‑
井壁摩擦副的动态润滑性能，体积小便携，操作简单，适于现场使用。
[0007]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0008]本技术提供一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置，包括密封釜、磁密封联动旋转机构、侧向载荷压持机构、加热部件、高压气源和控制器，所述磁密封联动旋转机构包括动力驱动组件、密封柱、转数与扭力传感器、上磁环、下磁环、上垫片、下垫片、
上联动杆、下联动杆、上轴承和下轴承，所述密封柱设置于所述密封釜中的上部，所述密封柱的上表面和下表面分别设置有上凹槽和下凹槽，所述上轴承的外圈固定于所述上凹槽的中部，所述上联动杆由外至内穿过所述密封釜的顶面并固定套设于所述上轴承的内圈中，所述上垫片固定套设于所述上联动杆上且位于所述上凹槽中，所述上磁环间隙套设于所述上轴承的外圈上，且所述上磁环吸附于所述上垫片的下表面，所述下轴承的外圈固定于所述下凹槽的中部，所述下联动杆设置于所述密封柱下方并固定套设于所述下轴承的内圈中，所述下垫片固定套设于所述下联动杆上且位于所述下凹槽中，所述下磁环间隙套设于所述下轴承的外圈上，且所述下磁环吸附于所述下垫片的上表面，所述转数与扭力传感器设置于所述上联动杆的顶端，所述动力驱动组件用于驱动所述上联动杆旋转；
[0009]所述密封釜一侧的上部设置有加压口，所述加压口位于所述密封柱的下方，所述加压口与所述高压气源连接，所述加压口上设置有加压阀门，所述密封釜的底部设置有出液口，所述出液口上设置有钻井液排出阀门，所述加热部件固定于所述密封釜的外部，所述密封釜的底部安装有温压传感器；
[0010]所述密封釜的另一侧设置有安装口，所述安装口的内壁上设置有密封件，所述侧向载荷压持机构包括夹持组件、外置加压杆和压力传感器，所述夹持组件包括岩心夹持块、滤液排出阀门和两个锁紧件，所述岩心夹持块用于穿过所述安装口伸至所述密封釜中，所述岩心夹持块伸入所述密封釜的一侧的中部设置有积液腔，所述积液腔的外侧用于安装岩心，两个所述锁紧件分别安装于所述岩心夹持块的前侧和后侧，所述锁紧件用于将所述岩心固定于所述岩心夹持块中，所述积液腔的内侧底部设置有出液孔，所述岩心夹持块远离所述积液腔一侧的底部设置有滤液出口，所述滤液出口上设置有所述滤液排出阀门，所述出液孔和所述滤液出口通过设置于所述岩心夹持块中的滤液通道连接，所述外置加压杆用于设置于所述岩心夹持块远离所述积液腔的一侧，所述压力传感器用于设置于所述外置加压杆和所述岩心夹持块之间；
[0011]所述加热部件、所述动力驱动组件、所述转数与扭力传感器、所述加压阀门、所述钻井液排出阀门、所述滤液排出阀门、所述温压传感器和所述压力传感器均与所述控制器连接。
[0012]优选地，还包括稳定环，所述稳定环固定于所述密封釜中，所述稳定环位于所述密封柱与所述加压口之间，所述下联动杆间隙套设于所述稳定环中。
[0013]优选地，所述密封釜包括釜体和釜盖，所述釜体的上部设置有开口，所述釜盖螺纹连接于所述釜体上部，所述密封柱螺纹连接于所述釜体中，所述稳定环固定于所述釜体中，所述釜体一侧的上部设置有所述加压口，所述釜体的另一侧设置有所述安装口，所述釜体的底部设置有所述出液口，所述釜体的底部安装有所述温压传感器。
[0014]优选地，所述上垫片的下表面中部设置有第一凸起，所述上磁环的上表面中部设置有与所述第一凸起结构相匹配的第一凹槽；所述下垫片的上表面中部设置有第二凸起，所述下磁环的下表面中部设置有与所述第二凸起结构相匹配的第二凹槽。
[0015]优选地，所述动力驱动组件包括电机、皮带和两个皮带轮，两个所述皮带轮分别安装于所述电机的输出轴和所述上联动杆的上部，所述皮带绕设于两个所述皮带轮上，所述电机与所述控制器连接。
[0016]优选地，所述高压气源上设置有高压阀门。
[0017]优选地，所述加热部件为加热线圈，所述加热线圈固定于所述密封釜下端的外部。
[0018]优选地，所述锁紧件为紧固螺栓，两个所述紧固螺栓分别螺纹安装于所述岩心夹持块的前侧和后侧，所述紧固螺栓用于顶紧于所述岩心上，所述积液腔内壁的两侧均形成与所述岩心结构相匹配的弧形槽。
[0019]优选地，所述密封件为O型密封圈。
[0020]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0021]本技术中的油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置，包括密封釜、磁密封联动旋转机构、侧向载荷压持机构、加热部件、高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油气井钻进高温高压动态摩阻模拟检测装置，其特征在于，包括密封釜、磁密封联动旋转机构、侧向载荷压持机构、加热部件、高压气源和控制器，所述磁密封联动旋转机构包括动力驱动组件、密封柱、转数与扭力传感器、上磁环、下磁环、上垫片、下垫片、上联动杆、下联动杆、上轴承和下轴承，所述密封柱设置于所述密封釜中的上部，所述密封柱的上表面和下表面分别设置有上凹槽和下凹槽，所述上轴承的外圈固定于所述上凹槽的中部，所述上联动杆由外至内穿过所述密封釜的顶面并固定套设于所述上轴承的内圈中，所述上垫片固定套设于所述上联动杆上且位于所述上凹槽中，所述上磁环间隙套设于所述上轴承的外圈上，且所述上磁环吸附于所述上垫片的下表面，所述下轴承的外圈固定于所述下凹槽的中部，所述下联动杆设置于所述密封柱下方并固定套设于所述下轴承的内圈中，所述下垫片固定套设于所述下联动杆上且位于所述下凹槽中，所述下磁环间隙套设于所述下轴承的外圈上，且所述下磁环吸附于所述下垫片的上表面，所述转数与扭力传感器设置于所述上联动杆的顶端，所述动力驱动组件用于驱动所述上联动杆旋转；所述密封釜一侧的上部设置有加压口，所述加压口位于所述密封柱的下方，所述加压口与所述高压气源连接，所述加压口上设置有加压阀门，所述密封釜的底部设置有出液口，所述出液口上设置有钻井液排出阀门，所述加热部件固定于所述密封釜的外部，所述密封釜的底部安装有温压传感器；所述密封釜的另一侧设置有安装口，所述安装口的内壁上设置有密封件，所述侧向载荷压持机构包括夹持组件、外置加压杆和压力传感器，所述夹持组件包括岩心夹持块、滤液排出阀门和两个锁紧件，所述岩心夹持块用于穿过所述安装口伸至所述密封釜中，所述岩心夹持块伸入所述密封釜的一侧的中部设置有积液腔，所述积液腔的外侧用于安装岩心，两个所述锁紧件分别安装于所述岩心夹持块的前侧和后侧，所述锁紧件用于将所述岩心固定于所述岩心夹持块中，所述积液腔的内侧底部设置有出液孔，所述岩心夹持块远离所述积液腔一侧的底部设置有滤液出口，所述滤液出口上设置有所述滤液排出阀门，所述出液孔和所述滤液出口通过设置于所述岩心夹持块中的滤液通道连接，所述外置加压杆用于设置于所述岩心夹持块远离所述积液腔的一侧，所述压力传感器用于设置于所述外置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘衍前，许明标，黄玥，由福昌，
申请(专利权)人：中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司，
类型：新型
国别省市：