本发明专利技术公开了一种钻井模拟实验装置及实验方法，包括：箱体，其内部具有腔室，所述腔室形成土体区和水体区，所述水体区位于所述土体区的上方；模拟钻井机构，伸入所述箱体中；环境模拟机构，与所述箱体连接；数据采集模块，与所述模拟钻井机构电连接。本发明专利技术的钻井模拟实验装置，通过环境模拟机构使箱体中形成与实际钻井地相同的环境，再通过模拟钻井机构在相同的环境下进行模拟钻井，从而根据模拟钻井过程中模拟钻井机构的受力情况能够研究出实际钻井过程中钻井机构的受力情况，因此，通过本发明专利技术的钻井模拟实验装置进行钻井模拟实验可以验证理论研究的准确性，同时可以为实际钻井提供技术支撑。技术支撑。技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
钻井模拟实验装置及实验方法
[0001]本专利技术涉及深水钻井
，特别地，涉及一种钻井模拟实验装置及实验方法。
技术介绍
[0002]近10年发现的超1亿吨储量大型油气田，60％来自深水或超深水，深水油气已成为世界石油工业的主要增长点和科技创新的制高点。深水钻井所面临的环境较为复杂，水深较大、井底的温度压力较高，给深水钻井带来了不小的挑战。
[0003]由于深水钻井过程中，钻井设备与土体之间的摩擦力、钻井设备承受的载荷、土体的结构等均会发生变化，由于这些变化未知，给实际深水钻井带来了很多障碍，并且会对深水油气井生产的全寿命周期造成影响。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种井模拟实验装置及实验方法，以解决目前实际深水钻井过程中，由于钻井设备的受力变化以及土体的结构变化未知而带来了很多障碍的技术问题。
[0005]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0006]本专利技术提供一种钻井模拟实验装置，包括：箱体，其内部具有腔室，所述腔室形成土体区和水体区，所述水体区位于所述土体区的上方；模拟钻井机构，伸入所述箱体中；环境模拟机构，与所述箱体连接；数据采集模块，与所述模拟钻井机构电连接。
[0007]本专利技术的实施方式中，所述环境模拟机构包括温度控制结构，所述温度控制结构包括加热箱，所述加热箱套设于所述箱体上。
[0008]本专利技术的实施方式中，所述环境模拟机构包括压力控制结构，所述压力控制结构与所述水体区相连通。
[0009]本专利技术的实施方式中，所述压力控制结构包括高压循环泵、出水管路以及进水管路，所述高压循环泵的两端分别通过所述出水管路和所述进水管路与所述水体区连通形成高压循环管路。
[0010]本专利技术的实施方式中，所述模拟钻井机构包括下入结构和动力结构，所述动力结构与所述下入结构相连接，所述动力结构用于驱动所述下入结构下入，所述下入结构伸入所述腔室中，且所述下入结构与所述数据采集模块电连接。
[0011]本专利技术的实施方式中，所述下入结构包括模拟导管、模拟钻杆以及模拟钻头，所述模拟导管位于所述腔室内，所述模拟钻头安装在所述模拟钻杆的底部，所述模拟钻杆的底部伸至所述模拟导管的底部，且所述模拟钻杆与所述模拟导管的顶部相连接，所述数据采集模块通过检测结构与所述模拟导管的外壁面电连接。
[0012]本专利技术的实施方式中，所述动力结构包括钻井液压缸和钻井压力控制模块，所述钻井液压缸的内腔通过第一活塞结构分隔形成第一有杆腔和第一无杆腔，所述下入结构的顶部与所述第一活塞结构相连接，所述钻井压力控制模块用于向所述第一无杆腔施加压
力。
[0013]本专利技术的实施方式中，所述钻井液压缸上还安装有节流调速结构，所述节流调速结构包括第一回流管路、第一节流阀、第一溢流管路、第一溢流阀以及第一输送泵，所述第一节流阀安装在所述第一回流管路上，所述第一溢流阀安装在所述第一溢流管路上，所述第一输送泵的两端分别通过所述第一回流管路和所述第一溢流管路与所述第一无杆腔和所述第一有杆腔连通形成节流调速回路。
[0014]本专利技术的实施方式中，所述钻井模拟实验装置还包括振动机构，所述振动机构伸入所述水体区中并靠近所述土体区设置，所述振动机构与所述模拟钻井机构连接。
[0015]本专利技术的实施方式中，所述振动机构包括振动器和振动控制结构，所述振动器包括振动固定环、弹性振动件以及振动液压缸，所述振动液压缸的内腔通过第二活塞结构分隔形成第二有杆腔和第二无杆腔，所述振动固定环套设于所述模拟钻井机构上，所述振动固定环通过所述弹性振动件与所述第二活塞结构相连接，所述振动控制结构的两端分别与所述第二无杆腔和所述第二有杆腔相连通。
[0016]本专利技术的实施方式中，所述振动控制结构包括第二回流管路、第二节流阀、第二溢流管路、第二溢流阀以及第二输送泵，所述第二节流阀安装在所述第二回流管路上，所述第二溢流阀安装在所述第二溢流管路上，第二输送泵的两端分别通过所述第二回流管路和所述第二溢流管路与所述第二无杆腔和所述第二有杆腔连通形成振动调节回路。
[0017]本专利技术还提供一种钻井模拟实验方法，包括以下步骤：在箱体中装入与实际钻井地的土体结构相同结构的土体；在所述箱体内所述土体的上方充入与所述实际钻井地上方的水体结构相同结构的所述水体；根据所述实际钻井地的环境特点，在所述箱体内模拟出相同的环境；通过模拟钻井机构在所述箱体内的所述土体中进行模拟钻井，并检测所述模拟钻井机构在钻井过程中的受力情况。
[0018]本专利技术的实施方式中，所述模拟钻井机构在所述箱体内的所述土体中进行模拟钻井时，通过振动机构在井口位置处对所述模拟钻井机构进行振动。
[0019]本专利技术的特点及优点是：
[0020]本专利技术的钻井模拟实验装置，通过环境模拟机构使箱体中形成与实际钻井地相同的环境，再通过模拟钻井机构在相同的环境下进行模拟钻井，从而根据模拟钻井过程中模拟钻井机构的受力情况能够研究出实际钻井过程中钻井机构的受力情况，因此，通过本专利技术的钻井模拟实验装置进行钻井模拟实验可以验证理论研究的准确性，同时可以为实际钻井提供技术支撑。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术的钻井模拟实验装置开始模拟钻井时的结构示意图。
[0023]图2为本专利技术的钻井模拟实验装置完成模拟钻井时的结构示意图。
[0024]图3为本专利技术的箱体与模拟钻井机构的结构示意图。
[0025]图4为本专利技术的箱体与振动机构的结构示意图。
[0026]图5为本专利技术的钻井模拟实验方法的流程图。
[0027]图中：
[0028]1、箱体；11、水体区；12、土体区；2、模拟钻井机构；21、下入结构；211、模拟导管；212、模拟钻杆；213、模拟钻头；22、动力结构；221、钻井液压缸；2211、第一活塞结构；2212、第一有杆腔；2213、第一无杆腔；222、钻井压力控制模块；223、节流调速回路；2231、第一回流管路；2232、第一节流阀；2233、第一溢流管路；2234、第一溢流阀；2235、第一输送泵；2236、第一过滤阀；3、环境模拟机构；31、温度控制结构；311、加热箱；32、压力控制结构；321、高压循环泵；322、出水管路；323、进水管路；4、数据采集模块；41、检测结构；411、应变片；5、振动机构；51、振动器；511、振动固定环；512、弹性振动件；513、振动液压缸；5131、第二活塞结构；5132、第二无杆腔；5133、第二有杆腔；52、振动控制结构；521、第二回流管路；522、第二过滤阀；523、第二节流阀；524、第二输送泵；525、第二溢流阀；526、第二溢流管路。
具体实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钻井模拟实验装置，其特征在于，包括：箱体，其内部具有腔室，所述腔室形成土体区和水体区，所述水体区位于所述土体区的上方；模拟钻井机构，伸入所述箱体中；环境模拟机构，与所述箱体连接；数据采集模块，与所述模拟钻井机构电连接。2.根据权利要求1所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述环境模拟机构包括温度控制结构，所述温度控制结构包括加热箱，所述加热箱套设于所述箱体上。3.根据权利要求1所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述环境模拟机构包括压力控制结构，所述压力控制结构与所述水体区相连通。4.根据权利要求3所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述压力控制结构包括高压循环泵、出水管路以及进水管路，所述高压循环泵的两端分别通过所述出水管路和所述进水管路与所述水体区连通形成高压循环管路。5.根据权利要求1所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述模拟钻井机构包括下入结构和动力结构，所述动力结构与所述下入结构相连接，所述动力结构用于驱动所述下入结构下入，所述下入结构伸入所述腔室中，且所述下入结构与所述数据采集模块电连接。6.根据权利要求5所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述下入结构包括模拟导管、模拟钻杆以及模拟钻头，所述模拟导管位于所述腔室内，所述模拟钻头安装在所述模拟钻杆的底部，所述模拟钻杆的底部伸至所述模拟导管的底部，且所述模拟钻杆与所述模拟导管的顶部相连接，所述数据采集模块通过检测结构与所述模拟导管的外壁面电连接。7.根据权利要求5所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述动力结构包括钻井液压缸和钻井压力控制模块，所述钻井液压缸的内腔通过第一活塞结构分隔形成第一有杆腔和第一无杆腔，所述下入结构的顶部与所述第一活塞结构相连接，所述钻井压力控制模块用于控制所述第一无杆腔的压力。8.根据权利要求7所述的钻井模拟实验装置，其特征在于，所述钻井液压缸上还安装有节流调速结构，所述节流调速结构包括第一回流管路、第一节流...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅超，杨进，宋宇，殷启帅，贺馨悦，李磊，卢梦杰，李潇，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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