本发明专利技术公开了一种水下井口液位检测模拟试验装置及检测方法，涉及海洋钻探设备技术领域，包括：水箱；井口模块，井口模块设置于水箱内，井口模块的内壁上设有液位传感器；钻杆，钻杆的下端能够伸入到井口模块中；试验台架，试验台架上设有横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置，横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置带动钻杆做横移、纵向和旋转运动；泥浆罐，泥浆罐的下端与井口模块的下端通过回流管路相连通，泥浆罐的上端与旋转装置通过注入管路相连通，注入管路中的泥浆通过旋转装置流入到钻杆上端；控制器，控制器用于控制各个电器元件运行。本发明专利技术能够模拟钻杆在水下井口内不同的运动状态，为各类泥浆液位识别技术提供试验平台及检测方法。台及检测方法。台及检测方法。
【技术实现步骤摘要】
水下井口液位检测模拟试验装置及检测方法
[0001]本专利技术涉及海洋钻探设备
，特别是涉及一种水下井口液位检测模拟试验装置及检测方法。
技术介绍
[0002]随着海洋钻井技术的不断发展，无隔水管泥浆回收钻井工艺凭借其自身优势而被广泛应用。现有的无隔水管泥浆回收钻井工艺可以参考专利号为CN201963231U的“一种实现无隔水管泥浆回收钻井的海底泥浆吸入系统”，或专利号为CN108547587A的“一种基于循环钻井液的无隔水管快速取心钻进系统及方法”等，其主要思想均为通过水下泵及单独小直径的泥浆上返管线，将上返至水下井口的泥浆回收至甲板面处进行处理然后再应用。由于水下井口敞开，与外部海水连通，本工艺的技术难点之一是准确判断水下井口泥浆液位高度。
[0003]在深水环境下，钻杆由于没有井筒的限制，在水下井口内会前后左右摆动，加之钻杆本身回转，会扰动井口内部的泥浆及海水，这会影响泥浆液位高度的判断。然而现有技术中并没有一种用于模拟无隔水管泥浆回收钻井工艺的装置，来研究各个扰动因素对泥浆液位高度的影响。
[0004]因此，本领域技术人员急需一种水下井口液位检测模拟试验装置及检测方法，用于解决上述问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种水下井口液位检测模拟试验装置及检测方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，利用横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置使得钻杆处于不同的运动状态，从而用于研究各个扰动因素对泥浆液位高度的影响。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术公开了一种水下井口液位检测模拟试验装置，包括：
[0008]水箱，所述水箱内用于填充水；
[0009]井口模块，所述井口模块设置于所述水箱内，所述井口模块与所述水箱相连通，所述井口模块的内壁上设有若干个液位传感器；
[0010]钻杆，所述钻杆的下端能够伸入到所述井口模块中；
[0011]试验台架，所述试验台架上设有横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置，所述钻杆的上端与所述旋转装置相连接，所述旋转装置设置于所述横向移动装置上，所述横向移动装置设置在所述纵向移动装置上；
[0012]泥浆罐，所述泥浆罐的下端与所述井口模块的下端通过回流管路相连通，所述回流管路上设有泥浆回流泵，所述泥浆罐的上端与所述旋转装置通过注入管路相连通，所述注入管路上设有泥浆注入泵，所述注入管路中的泥浆通过所述旋转装置流入到所述钻杆的上端；
[0013]控制器，所述液位传感器、所述横向移动装置、所述纵向移动装置、所述旋转装置、所述泥浆回流泵和所述泥浆注入泵均与所述控制器电连接。
[0014]优选的，所述旋转装置为回转顶驱，所述回转顶驱的上端固定有一个顶驱移动板。
[0015]优选的，所述横向移动装置包括横向驱动电机、横向丝杆和两个横向导轨，所述顶驱移动板上设有一个横向螺纹孔和两个横向导向孔，所述横向丝杆的一端与所述横向驱动电机的输出轴传动连接，所述横向螺纹孔设有内螺纹，所述横向螺纹孔与所述横向丝杆螺纹连接，所述横向驱动电机固定于横向电机固定板上，两个所述横向导轨的第一端分别固定于所述横向电机固定板远离所述横向驱动电机的一面上，两个所述横向导轨分别位于所述横向丝杆的两侧，两个所述横向导轨分别穿过两个所述横向导向孔，两个所述横向导轨分别与两个所述横向导向孔滑动连接。
[0016]优选的，所述纵向移动装置包括纵向丝杆、纵向驱动电机和两个纵向导轨，所述纵向驱动电机的输出轴与所述纵向丝杆的一端传动连接，所述试验台架包括两个框架，所述纵向导轨的两端分别固定于两个所述框架的内侧，所述纵向驱动电机固定于一个所述框架的外侧，两个所述纵向导轨分别位于所述框架的两侧，两个所述纵向导轨上分别滑动连接有第一纵向移动板和第二纵向移动板，所述第一纵向移动板固定于所述横向电机固定板的下端，所述第一纵向移动板上设有纵向螺纹孔，所述纵向螺纹孔设有内螺纹，所述纵向螺纹孔与所述纵向丝杆螺纹连接，所述横向导轨的第一端固定于所述横向电机固定板上，所述横向导轨的第二端固定于所述第二纵向移动板上。
[0017]优选的，所述顶驱移动板的上端连接有注浆管，所述注浆管的下端与所述回转顶驱相连通，所述注入管路与所述注浆管的上端相连通。
[0018]优选的，所述井口模块包括井口桶体，所述井口桶体的侧壁上设有泥浆排出管，所述回流管路的一端与所述泥浆排出管相连通，所述井口桶体的内壁上设有若干个传感器支架，所述液位传感器设置于所述传感器支架上。
[0019]优选的，所述回流管路上设有回流流量计，所述回流流量计与所述控制器电连接；
[0020]所述注入管路上设有注入流量计，所述注入流量计与所述控制器电连接。
[0021]本专利技术还公开了一种水下井口液位检测模拟试验装置的检测方法，包括以下步骤：
[0022]S1、对各个装置进行准备与安装；
[0023]S2、启动泥浆注入泵，泥浆被泥浆注入泵排进试验台架处的钻杆内，钻杆内的泥浆注入到井口模块内，此时泥浆会在井口模块内缓慢上升；
[0024]S3、启动泥浆回流泵，将井口模块内的泥浆抽回泥浆罐内，从而形成一个循环回路；
[0025]S4、进行液位识别模拟试验，启动横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置，通过横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置带动钻杆做横移运动、纵移运动和旋转运动；
[0026]S5、维持泥浆回流泵恒定泵量，通过增大或减小泥浆注入泵的泵量，使井口模块内部泥浆液位高度发生变化；
[0027]S6、采集注入流量计、回流流量计、井口模块的截面积和液位传感器的数据，通过计算得出泥浆液位的上升速率及高度。
[0028]优选的，步骤S1中的准备和安装工作包括：向水箱内充满清水，用于模拟海洋环
境；
[0029]将试验台架和井口模块放置于水箱内部；
[0030]将液位传感器安装在井口模块内。
[0031]优选的，步骤S6中的计算步骤包括：泥浆液位上升高度＝(注入流量计的注入量
‑
回流流量计的排出量)
÷
井口模块的截面积；
[0032]泥浆液位的上升速率＝泥浆液位上升高度
÷
时间。
[0033]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0034]1、设有横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置，分别能够带动钻杆进行横向移动、纵向移动和旋转运动，从而便于研究人员研究不同干扰因素对泥浆液位高度的影响；
[0035]2、既能够利用多个液位传感器直接检测出泥浆液位发生的变化，也可以注入流量计、回流流量计以及井口模块的直径等因素计算出泥浆液位发生的变化，双重检测方法使得检测结果更为精确；
[0036]3、整体结构简单，便于制造以及后期维修，并且制造成本较低。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下井口液位检测模拟试验装置，其特征在于，包括：水箱，所述水箱内用于填充水；井口模块，所述井口模块设置于所述水箱内，所述井口模块与所述水箱相连通，所述井口模块的内壁上设有若干个液位传感器；钻杆，所述钻杆的下端能够伸入到所述井口模块中；试验台架，所述试验台架上设有横向移动装置、纵向移动装置和旋转装置，所述钻杆的上端与所述旋转装置相连接，所述旋转装置设置于所述横向移动装置上，所述横向移动装置设置在所述纵向移动装置上；泥浆罐，所述泥浆罐的下端与所述井口模块的下端通过回流管路相连通，所述回流管路上设有泥浆回流泵，所述泥浆罐的上端与所述旋转装置通过注入管路相连通，所述注入管路上设有泥浆注入泵，所述注入管路中的泥浆通过所述旋转装置流入到所述钻杆的上端；控制器，所述液位传感器、所述横向移动装置、所述纵向移动装置、所述旋转装置、所述泥浆回流泵和所述泥浆注入泵均与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的水下井口液位检测模拟试验装置，其特征在于，所述旋转装置为回转顶驱，所述回转顶驱的上端固定有一个顶驱移动板。3.根据权利要求2所述的水下井口液位检测模拟试验装置，其特征在于，所述横向移动装置包括横向驱动电机、横向丝杆和两个横向导轨，所述顶驱移动板上设有一个横向螺纹孔和两个横向导向孔，所述横向丝杆的一端与所述横向驱动电机的输出轴传动连接，所述横向螺纹孔设有内螺纹，所述横向螺纹孔与所述横向丝杆螺纹连接，所述横向驱动电机固定于横向电机固定板上，两个所述横向导轨的第一端分别固定于所述横向电机固定板远离所述横向驱动电机的一面上，两个所述横向导轨分别位于所述横向丝杆的两侧，两个所述横向导轨分别穿过两个所述横向导向孔，两个所述横向导轨分别与两个所述横向导向孔滑动连接。4.根据权利要求3所述的水下井口液位检测模拟试验装置，其特征在于，所述纵向移动装置包括纵向丝杆、纵向驱动电机和两个纵向导轨，所述纵向驱动电机的输出轴与所述纵向丝杆的一端传动连接，所述试验台架包括两个框架，所述纵向导轨的两端分别固定于两个所述框架的内侧，所述纵向驱动电机固定于一个所述框架的外侧，两个所述纵向导轨分别位于所述框架的两侧，两个所述纵向导轨上分别滑动连接有第一纵向移动板和第二纵向移动板，所述第一纵向移动板固定于所述横向电机固定板的下端，所述第一纵向移动板上设有纵向螺纹孔，所述纵向螺纹孔设有内螺纹，所述纵向螺纹孔与所述纵向丝...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩文，殷国乐，秦如雷，王林清，和国磊，许本冲，刘晓林，于彦江，王偲，卢秋平，李彬，曾静，李星辰，熊亮，申凯翔，史浩贤，宁波，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：
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