模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统及其试验方法技术方案

本发明专利技术提供一种模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统及其试验方法，包括试验台、试验腔、排渣管、泥岩分离箱和数据监测及采集装置，所述试验台上设置有油缸，与所述油缸连接有油泵，所述试验腔设置在所述油缸上，所述试验腔的底部铺设有岩屑，在所述试验腔内并位于所述岩屑上方的空间用于容纳泥浆，所述排渣管的一端位于所述试验腔内，所述排渣管的另一端由所述试验腔的上端延伸至所述试验腔外且置于所述泥岩分离箱的上方；所述数据监测及采集装置能够对试验过程中的压力数据进行监测及采集。该试验系统解决了现有装置排渣过程不可视的问题，利用该试验系统进行试验可直观获取井下岩屑堆积、岩屑悬浮状态和排渣管内岩屑运移规律。屑运移规律。屑运移规律。

【技术实现步骤摘要】
模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统及其试验方法


[0001]本专利技术涉及钻井法凿井排渣
，特别涉及一种模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统及其试验方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着浅埋煤炭资源渐趋枯竭，煤炭开采深度越来越大，而深部煤炭资源开采一般需建井先行。土木工程建设全面机械化已成发展趋势，盾构、TBM技术日益成熟，但如今井筒建设机械化程度相对较低，全面机械化凿井仅限于钻井法。钻井法凿井具有施工安全好、机械化程度高、井壁质量可靠，特别是可实现机械化、智能化施工，是今后深立井凿井的发展趋势。
[0003]钻井法凿井多采用流体排渣的方式，在流体排渣中，按循环方式分为正循环与反循环。针对大直径钻井，因井底岩屑运移距离长、岩屑粒径大，正循环更难获得较大的上返速度，所以大直径钻井洗井排渣时更适合采用反循环洗井排渣，又因为泥浆悬浮排渣具有泥浆护壁、冷却钻头、携岩效率高等特点，因此洗井介质多采用泥浆。
[0004]气举反循环泥浆悬浮排渣是以泥浆为洗井介质，以压缩空气为动力，使其与钻杆内的冲洗液混合并膨胀做功，从而形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，包括试验台、试验腔、排渣管、泥岩分离箱和数据监测及采集装置，其中，所述试验台上设置有油缸，与所述油缸连接有油泵，所述试验腔设置在所述油缸上，所述试验腔的底部铺设有岩屑，在所述试验腔内并位于所述岩屑上方的空间用于容纳泥浆，所述排渣管的一端位于所述试验腔内，所述排渣管的另一端由所述试验腔的上端延伸至所述试验腔外且置于所述泥岩分离箱的上方；所述排渣管能够搅拌所述试验腔内的所述泥浆进而使所述岩屑悬浮，混合有所述岩屑的所述泥浆能够通过所述排渣管排入所述泥岩分离箱；所述数据监测及采集装置能够对试验过程中的压力数据进行监测及采集。2.根据权利要求1所述的模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，所述试验台包括底座和位于所述底座上方的顶台，所述底座和所述顶台之间通过若干钢柱连接，所述油缸和所述试验腔均位于所述底座和所述顶台之间，所述顶台上设置有第一中心孔，所述排渣管穿过所述顶台的所述第一中心孔；所述顶台上设置有支架，所述支架上设置有动静转换装置，所述动静转换装置包括上段、中段和下段，所述上段和所述中段之间为固定连接，所述中段和所述下段之间为转动连接。3.根据权利要求1所述的模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，所述试验腔为顶端开口的桶状结构，所述试验腔的顶端设置有封盖，所述封盖上设置有第二中心孔，所述排渣管穿过所述第二中心孔；优选地，所述封盖的下表面嵌有橡胶圈，所述橡胶圈能够对所述封盖和所述试验腔之间进行密封；优选地，还包括固定器，所述固定器设置在所述试验腔内且位于所述试验腔的中部，所述试验腔的内壁上设置有卡扣，所述固定器的四周通过所述卡扣与所述试验腔的内壁连接，所述固定器设置有第三中心孔，所述排渣管穿过所述第三中心孔；优选地，所述试验腔的内径为0.4m
‑
0.5m、壁厚为1.5cm、高度为2m；优选地，所述试验腔的材质为透明的有机玻璃。4.根据权利要求2所述的模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，所述数据监测及采集装置包括压力传感器、数据采集仪和计算机，若干所述压力传感器分布在所述岩屑的底部以及所述试验腔的侧壁上，所述压力传感器与所述数据采集仪连接，所述数据采集仪与所述计算机连接，所述压力传感器能够采集所述岩屑内部的压力数据，所述数据采集仪能够将所述压力传感器采集的压力数据传输给所述计算机；优选地，所述数据监测及采集装置还包括摄像机，所述摄像机设置在所述试验台的一侧，所述试验腔的外壁贴有标尺，所述摄像机和所述标尺配合用于监测所述试验腔内部岩屑的悬浮状态和所述排渣管内部岩屑的运移状态。5.根据权利要求2所述的模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，所述排渣管由直管段、鹅颈弯管和软管段组成，所述直管段的一端和所述鹅颈弯管的一端通过所述动静转换装置连通，所述直管段的另一端位于所述试验腔内，所述直管段能够旋转，所述鹅颈弯管的另一端与所述软管段的一端连通，所述软管段的另一端位于所述泥岩分离箱的上方；
优选地，所述直管段的底端设置有风叶，所述风叶的直径为28cm
‑
42cm；优选地，所述顶台上设置有发动机，所述直管段的顶部设置有传动端口，所述发动机通过履带与所述排渣管的所述传动端口连接，所述发动机为所述排渣管提供旋转动力，通过调节所述发动机的转速能够调节所述排渣管的转速；优选地，所述发动机的转速为30r/min
‑
50r/min；优选地，所述软管段上设置有第一液体流量计，所述第一液体流量计能够实时显示所述排渣管内液体的瞬时流量、累计流量和流体速度；优选地，所述直管段的材质为透明的有机玻璃；优选地，所述直管段设置有三根，三根所述直管段的内径分别为3.5cm、4cm和4.5cm，所述直管段的壁厚为1cm、长度为2m
‑
2.3m。6.根据权利要求5所述的模拟气举反循环泥浆悬浮排渣的室内试验系统，其特征在于，还包括空气压缩机、风管和注气管，所述风管的一端由所述鹅颈弯管内延伸至所述直管段内，所述风管的另一端由所述鹅颈弯管的侧壁穿出，所述风管的另一端通过所述注气管与所述空气压缩机连通，所述空气压缩机能够通过所述风管向所述排渣管内注气，进而为所述排渣管提供反循环动力气流；优选地，所述风管的另一端设置有风力阀门；优选地，所述注气管上设置有气体流量计，所述气体流量计能够实时显示气体的瞬时流量、累计流量和流速；优选地，所述空气压缩机设置有气压表，所述注气管上设置有压力调节阀，所述空气压缩机的注气压力为0.15MPa
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程桦，郭龙辉，姚直书，荣传新，王宗金，曹化春，付新鹏，亓燕秋，王晓云，
申请(专利权)人：中煤特殊凿井有限责任公司，
类型：发明
国别省市：