考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统，包支撑架、数据采集反馈系统以及均设置在所述支撑架上的井筒模拟装置、钻柱动力模拟装置、井口提钻模拟装置；井筒模拟装置包括钻柱和套设在钻柱一端外表面的井筒，井筒左右两端的法兰盘能够控制钻柱偏心；钻柱动力模拟装置能够带动钻柱旋转；井口提钻模拟装置能够使钻柱相对于井筒进行左右移动；支撑架具有角度调节功能，能够使井筒模拟装置与地面呈夹角；数据采集反馈系统用于采集井筒的压力变化数据、井口提钻模拟的位移变化数据以及井筒倾角变化数据。本实用新型专利技术在考虑多因素的情况下能够获得更符合实际工况的井筒压力，能够为油气井开采提供技术支持。术支持。术支持。

【技术实现步骤摘要】
考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统


[0001]本技术涉及井筒压力测试
，特别涉及一种考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统。

技术介绍

[0002]随着油气资源的日益枯竭，油气开采逐渐向深部地层及深水方向发展，钻遇窄安全密度窗口地层的情况越来越普遍，深井深部地层的防塌、防漏、防喷已成为制约深部地层钻井的一大难题，环空压降作为影响地层井底压力平衡的一个重要因素，它的准确预测对井眼的安全钻进起着至关重要的作用。
[0003]现阶段对钻柱旋转、偏心以及不同斜度的井筒环空压耗计算问题的技术理论，其实质是对在特定条件下所采取的临时技术措施进行总结归纳后所得到的现场实际经验，在用于同类问题的分析与解决时具有较大的局限性。一些学者也曾通过流体力学软件CFD对立管旋转偏心进行研究，对于定向井、水平井以上的研究结果就不太适用。另一方面，该方向的研究主要还停留在理论分析和数值模拟上，还未有针对钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术旨在提供一种考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统，包支撑架、数据采集反馈系统以及均设置在所述支撑架上的井筒模拟装置、钻柱动力模拟装置、井口提钻模拟装置；
[0007]所述井筒模拟装置包括钻柱和套设在所述钻柱一端外表面的井筒，所述井筒的左右两端分别与左法兰管和右法兰管相连，所述左法兰管和所述右法兰管分别与设置在所述支撑架上的管支架一和管支架二相连；所述左法兰管的右端和所述右法兰管的左端均包括法兰盘一和法兰盘二，所述法兰盘一与所述法兰盘二之间通过连接螺栓相连，所述法兰盘一上的连接孔为圆形孔，所述法兰盘二上的连接孔为腰型孔，所述左法兰管和所述右法兰管的法兰盘二相对设置，通过控制所述连接螺栓在所述腰型孔中的位置控制钻柱偏心；
[0008]所述钻柱动力模拟装置能够带动所述钻柱旋转；所述井口提钻模拟装置能够使所述钻柱相对于所述井筒进行左右移动；所述支撑架具有角度调节功能，能够使所述井筒模拟装置与地面呈夹角；所述数据采集反馈系统用于采集井筒的压力变化数据、井口提钻模拟的位移变化数据以及井筒倾角变化数据。
[0009]作为优选，所述支撑架包括底座和通过铰链与所述底座铰接的支撑座；
[0010]所述底座包括底座支架和分别设置在所述底座支架上的抬升丝杆、井斜滑块、步进电机安装架，所述步进电机安装架上设有抬升步进电机，所述底座支架包括左底座和右
底座，所述左底座和所述右底座之间通过两根平行设置的连接杆一相连，所述抬升丝杆的右端与所述右底座的左端相连，所述抬升丝杆的左端穿过所述井斜滑块与所述抬升步进电机的输出端相连，所述井斜滑块的上表面与抬升连杆铰接；
[0011]所述支撑座包括左支撑座和右支撑座，所述左支撑座和所述右支撑座之间通过两根平行设置的连接杆二相连，且所述连接杆二的左端穿过所述左支撑座与滑块一相连，所述左支撑座和所述右支撑座之间的连接杆二上设有连接块，所述连接块的下表面与所述抬升连杆铰接；
[0012]所述管支架一设置在所述左支撑座的上表面，所述管支架二设置在所述右支撑座的上表面。
[0013]作为优选，所述钻柱动力模拟装置包括步进电机、减速机、减速机安装架、同步带轮一、同步带轮二、同步带；
[0014]所述步进电机和所述减速机安装架设置在所述滑块一的上表面，所述减速机安装在所述减速机安装架上，所述步进电机的输出端与所述减速机相连，所述减速机的输出端与所述同步带轮一相连，所述同步带轮二套设在所述钻柱上，所述同步带设置在所述同步带轮一和所述同步带轮二上。
[0015]作为优选，还包括张紧装置，所述张紧装置包括张紧轮、张紧螺栓、张紧轮安装架，所述张紧轮的大小与所述同步带的宽度相匹配；
[0016]所述张紧轮安装架设置在所述滑块一上，所述张紧轮安装架上设有通孔，所述通孔为腰型孔，所述张紧螺栓的一端穿过所述通孔与所述张紧轮相连，并使所述张紧轮与所述同步带抵接，所述张紧螺栓的另一端通过螺母进行固定。
[0017]作为优选，所述井口提钻模拟装置包括提升步进电机、提升步进电机安装架、滑块二、提升丝杆、端座；
[0018]所述提升步进电机与所述提升步进电机安装架相连，所述提升步进电机安装架与所述滑块二相连，所述滑块二滑动设置在两根所述连接杆二之间，所述提升丝杆的一端穿过所述滑块二与所述提升步进电机的输出端相连，所述提升丝杆的另一端穿过所述左支撑座与所述滑块一相连；所述端座设置在所述滑块一的上表面并与所述钻柱的输入端相连。
[0019]作为优选，所述数据采集系统包括压力传感器和位移传感器，
[0020]所述压力传感器设置多个且均设置在所述井筒上，同一轴向的井筒上设有三个所述压力传感器，分别位于所述井筒的输入端、中部以及输出端，同一径向的井筒上设置至少一个所述压力传感器；
[0021]所述位移传感器包括用于采集井口提钻模拟位移数据的位移传感器一和用于采集井筒倾角数据的位移传感器二。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]本技术通过设置井筒模拟装置、钻柱动力模拟装置、井口提钻模拟装置，能够在考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化情况下进行模拟钻井液循环实验，获取实验循环过程中井筒的压力变化数据，其测试结果更加符合实际工况，能够为油气井的开采提供技术支持。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
[0025]图1为本技术考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统的结构示意图；
[0026]图2为本技术考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统张紧装置处的局部结构示意图；
[0027]图3为本技术考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统端座处的局部结构示意图。
[0028]图中标号：1
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钻柱、2
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井筒、3
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左法兰管、4
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右法兰管、5
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管支架一、6
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管支架二、7
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法兰盘一、8
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法兰盘二、9
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底座、10
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铰链、11
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支撑座、12
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抬升丝杆、13
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井斜滑块、14
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步进电机安装架、15
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抬升步进电机、16
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抬升连杆、17
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统，其特征在于，包支撑架、数据采集反馈系统以及均设置在所述支撑架上的井筒模拟装置、钻柱动力模拟装置、井口提钻模拟装置；所述井筒模拟装置包括钻柱和套设在所述钻柱一端外表面的井筒，所述井筒的左右两端分别与左法兰管和右法兰管相连，所述左法兰管和所述右法兰管分别与设置在所述支撑架上的管支架一和管支架二相连；所述左法兰管的右端和所述右法兰管的左端均包括法兰盘一和法兰盘二，所述法兰盘一与所述法兰盘二之间通过连接螺栓相连，所述法兰盘一上的连接孔为圆形孔，所述法兰盘二上的连接孔为腰型孔，所述左法兰管和所述右法兰管的法兰盘二相对设置，通过控制所述连接螺栓在所述腰型孔中的位置控制钻柱偏心；所述钻柱动力模拟装置能够带动所述钻柱旋转；所述井口提钻模拟装置能够使所述钻柱相对于所述井筒进行左右移动；所述支撑架具有角度调节功能，能够使所述井筒模拟装置与地面呈夹角；所述数据采集反馈系统用于采集井筒的压力变化数据、井口提钻模拟的位移变化数据以及井筒倾角变化数据。2.根据权利要求1所述的考虑钻柱旋转、偏心与井筒倾角变化的井筒压力测试系统，其特征在于，所述支撑架包括底座和通过铰链与所述底座铰接的支撑座；所述底座包括底座支架和分别设置在所述底座支架上的抬升丝杆、井斜滑块、步进电机安装架，所述步进电机安装架上设有抬升步进电机，所述底座支架包括左底座和右底座，所述左底座和所述右底座之间通过两根平行设置的连接杆一相连，所述抬升丝杆的右端与所述右底座的左端相连，所述抬升丝杆的左端穿过所述井斜滑块与所述抬升步进电机的输出端相连，所述井斜滑块的上表面与抬升连杆铰接；所述支撑座包括左支撑座和右支撑座，所述左支撑座和所述右支撑座之间通过两根平行设置的连接杆二相连，且所述连接杆二的左端穿过所述左支撑座与滑块一相连，所述左支撑座和所述右支撑座之间的连接杆二上设有连接块，所述连接块的下表面与所述抬升连杆铰接；所述管支架一设置在所述左支撑座的上表面，所述管支架二设置在所述右支撑座的上表面。3.根据权利要求2所述的考虑钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，叶文清，李鑫，魏强，谢娇豪，李润泽，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：