定向井岩屑运移模拟装置制造方法及图纸

本申请公开了定向井岩屑运移模拟装置。本技术方案中，定向井岩屑运移模拟装置及实验方法可用于模拟定向井水平井段与斜井段的岩屑运移规律。所述实验装置包括钻井液系统、模拟井筒系统、动力回转系统、岩屑注入与收集系统、井斜角控制系统和数据监测系统。本发明专利技术装置结构简单，操作简便，可用于可视化地观察水平井段与斜井段岩屑运移情况，模拟钻井液粘度与切力、排量、岩屑粒径与加量、钻柱回转速度与偏心度、井斜角等参数对定向井岩屑运移的影响规律，可为定向井钻井工艺参数的优化提供有益参考。考。考。

【技术实现步骤摘要】
定向井岩屑运移模拟装置


[0001]本申请涉及定向钻井的
，尤其涉及定向井岩屑运移模拟装置。

技术介绍

[0002]随着化石能源钻采条件日益苛刻与钻采工艺不断开发，为实现资源的高效开采，提高采收率，多分支水平井、大位移大井斜井钻井技术成为石油与天然气钻采、煤层气开发、煤层底板水害治理等的重要技术手段。与常规直井相比，在开发低渗松软地层时，其具有单井产量高，采出程度高和经济效益高的优势。而在此类井中，受重力影响，钻柱在水平井段及斜井段井筒内下沉形成偏心环空，导致大量岩屑堆积形成岩屑床，增加高扭矩高阻力，埋钻卡钻等井下复杂情况发生，严重影响钻井作业的正常进行。
[0003]中国专利技术专利“一种水平井岩屑运移模拟实验装置及实验方法”(申请号：CN103485738A)公开了一种可进行可视化观察的一种水平井岩屑运移模拟实验装置及实验方法，包括钻井液系统、岩屑运移系统、岩屑供给系统、动力系统、数据处理系统和岩屑回收系统。能够通过改变排量，钻柱转速，钻柱与井眼间的偏心度，岩屑量及岩屑粒径可观察多种工况下水平井岩屑运移的情况。该专利技术只涉及到水平井段岩屑运移的影响规律，未能研究不同井斜角下岩屑运移规律。
[0004]中国专利技术专利“一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备”(申请号：CN112227988A)公开了一种可视化书评环空岩屑运移模拟设备，包括钻井液装置，岩屑送料装置，模拟井筒装置，钻杆旋转偏心装置，岩屑分离器和计算机等。模拟钻井液返速，不同物性岩屑与岩屑量，钻具转速及钻具偏心度对水平井岩屑运移的影响规律，该专利技术结构相对复杂，且未能考虑斜井段岩屑运移规律。
[0005]中国技术CN203603806U公开了一种岩屑运移模拟装置，包括模拟井筒，模拟钻柱及模拟钻头，在钻头端部设有承装岩屑的容置空间。此结构加快了岩屑与钻井液的混合物在模拟钻柱内的流动速度，大大提高了岩屑的运移能力。该专利技术只涉及到岩屑井筒内采用正循环方式时岩屑的运移规律，未能考虑钻柱回转速度对岩屑运移的影响。
[0006]上述相关技术所公开的方法主要是在水平井段上建立岩屑运移模拟装置，主要存在如下不足：(1)未能考虑井斜角对岩屑运移的影响；(2)未能实现全方面综合变量对岩屑运移的影响规律。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请提供定向井岩屑运移模拟装置，能够实现对多种工况下岩屑运移的模拟实验。
[0008]本申请提供一种定向井岩屑运移模拟装置，包括：
[0009]一模拟井筒机构，包括模拟井壁和位于所述模拟井壁内的模拟钻杆；
[0010]一钻井液机构，用以向所述模拟井筒机构提供钻井液；
[0011]一岩屑注入与收集机构，用以向所述模拟井筒机构提供岩屑以及收集由模拟井筒
机构所排除的岩屑；
[0012]一动力回转机构，用以为所述模拟井筒机构提供钻井动作所需的动力；
[0013]一井斜角控制机构，用以至少支撑所述模拟井筒机构以调节模拟井筒机构的倾斜姿态；
[0014]一数据监测机构，用以拍摄记录所述模拟井筒机构的岩屑运移状况。
[0015]可选地，所述井斜角控制机构包括定滑轮、用以至少支撑所述模拟井筒机构以调节模拟井筒机构姿态的支撑架和缠绕于所述定滑轮上的钢丝绳，所述钢丝绳的一端固接所述支撑架。
[0016]可选地，所述钻井液机构包括依次连通的钢丝软管、泥浆泵、泥浆池、沉淀池，所述钢丝软管连通所述模拟井筒机构的进液端。
[0017]可选地，所述钻井液机构还包括安装在所述钢丝软管上的压力表和液体流量计。
[0018]可选地，还包括用以传动连接所述动力回转机构的偏心机构，所述偏心机构包括偏心轴套、滚动轴承，所述模拟井筒机构的模拟钻杆套接所述滚动轴承的内圈并与动力回转机构的动力输出杆连接，所述滚动轴承的外圈固接所述偏心轴套，所述偏心轴套安装在模拟井筒机构的模拟井壁上。
[0019]可选地，所述模拟井筒通过螺栓与偏心机构进行连接，并用密封垫片进行密封，所述模拟井筒进液端和出液端采用卡箍与钢丝软管进行连接。
[0020]可选地，所述模拟井壁、模拟钻杆为亚克力材质。
[0021]可选地，所述模拟钻杆的一端开槽，通过销与联轴器进行装配。
[0022]可选地，所述的岩屑注入与收集机构包括岩屑供给组件与岩屑收集组件，所述岩屑供给组件为岩屑桶和控制阀门；所述岩屑收集装置包括筛网，通过卡箍连接筛网与钢丝软管。
[0023]本申请的有益效果，主要表现在：(1)可以进行可视化下观察岩屑的运移情况；(2)可以模拟钻井液粘度与切力、岩屑加量及粒径、排量、钻柱回转速度与偏心度、井斜角对岩屑运移的影响规律；(3)采用高速摄像机记录岩屑运移轨迹及岩屑床的形成与移动，并通过计算机Image J等软件进行图像处理，原理可靠，结构简单，操作简便。
附图说明
[0024]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0025]图1为本申请实施例提供的定向井岩屑运移模拟装置的示意图；
[0026]图2为图1中A的局部放大图；
[0027]图3为本申请实施例提供的井斜角控制机构的立体结构图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0030]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0031]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0032]<实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向井岩屑运移模拟装置，其特征在于，包括：一模拟井筒机构，包括模拟井壁和位于所述模拟井壁内的模拟钻杆；一钻井液机构，用以向所述模拟井筒机构提供钻井液；一岩屑注入与收集机构，用以向所述模拟井筒机构提供岩屑以及收集由模拟井筒机构所排除的岩屑；一动力回转机构，用以为所述模拟井筒机构提供钻井动作所需的动力；一井斜角控制机构，用以至少支撑所述模拟井筒机构以调节模拟井筒机构的倾斜姿态；一数据监测机构，用以拍摄记录所述模拟井筒机构的岩屑运移状况。2.根据权利要求1所述定向井岩屑运移模拟装置，其特征在于，所述井斜角控制机构包括定滑轮、用以至少支撑所述模拟井筒机构以调节模拟井筒机构姿态的支撑架和缠绕于所述定滑轮上的钢丝绳，所述钢丝绳的一端固接所述支撑架。3.根据权利要求1所述定向井岩屑运移模拟装置，其特征在于，所述钻井液机构包括依次连通的钢丝软管、泥浆泵、泥浆池、沉淀池，所述钢丝软管连通所述模拟井筒机构的进液端。4.根据权利要求3所述定向井岩屑运移模拟装置，其特征在于，所述钻井液机构还包括安装在所述钢丝软管上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石耀军，李华，余大友，薛曼，侯继武，李智，蒋国盛，蔡记华，杨现禹，
申请(专利权)人：安徽省煤田地质局第一勘探队，
类型：新型
国别省市：