[發明專利]一種單個巖屑受力分析實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201310176484.0
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103321637A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 孫寶江;蔣世全;殷志明;高永海;羅洪斌;李昊;郝希寧;王金波;程龍軍
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種單個巖屑受力分析實驗裝置，其特征在于：它包括一底部封閉的隔水管段，所述隔水管段的頂部中心套設有一鉆柱，所述鉆柱下端安裝有一鉆頭；所述隔水管段與鉆柱之間形成一環形通道；所述隔水管段的頂部一側安裝有一用于更換巖屑的密封閥門，所述隔水管段另一側管壁的上部通過管道連接一鉆井液循環罐，所述鉆井液循環罐通過管道連接一鉆井液灌注泵，所述鉆井液灌注泵的通過管道連通所述鉆柱的頂口；所述環形通道中設置有一用于測量的密封箱，所述密封箱的頂部設置有一密封孔和保護罩，所述密封孔內注入有密封液，所述密封孔內穿設有一不銹鋼條，所述不銹鋼條的底部安裝有一個滑動密封圈，所述密封箱側壁與所述隔水管段之間固定連接有一線管；

所述隔水管段外面設置有一應變儀和一計算機，所述應變儀內設置有一數據采集模塊和一A/D轉化模塊，置于所述密封箱內的所述不銹鋼條上貼附有作為全橋應變片的四塊應變片，每一所述應變片分別通過導線、且穿出所述線管連接所述應變儀的數據采集模塊，所述A/D轉化模塊將四塊所述應變片的形變量轉化為數字信號并通過數據傳輸線輸送給所述計算機，所述計算機通過其內設置的應變分析模塊記錄分析實驗數據，并顯示實驗結果。

2.如權利要求1所述的一種單個巖屑受力分析實驗裝置，其特征在于：所述隔水管段的長度為5米，所述鉆柱的長度為4.5米。

3.如權利要求1所述的一種單個巖屑受力分析實驗裝置，其特征在于：所述密封箱內插入有4/5的所述不銹鋼條，所述不銹鋼條的頂部在所述保護罩內連接所述一不銹鋼絲繩，所述不銹鋼絲繩的另一端穿出所述保護罩連接巖屑。

4.如權利要求1所述的一種單個巖屑受力分析實驗裝置，其特征在于：所述全橋應變片的四塊應變片均采用敏感柵電阻加工制作。

5.如權利要求1或2或3或4所述的一種單個巖屑受力分析實驗裝置，其特征在于：所述應變儀讀出的應變值與真實值的關系為：ε_ds二4ε_p，將所述巖屑受到的總力放大四倍。

6.如權利要求1～5任一項所述裝置進行的單個巖屑受力分析實驗方法，其包括以下步驟：

1）將鉆柱帶著鉆頭一同插入底部封閉的隔水管段中，并與隔水管段頂部固定密封，形成一環形通道，在隔水管段與鉆柱之間的頂部設置有密封閥門，隔水管段另一側管壁的上部通過管道依次連接鉆井液循環罐和鉆井液灌注泵，并通過管道連接鉆柱的頂口；在環形通道中設置密封箱，密封箱的頂部設置有密封孔和保護罩，密封孔內注入有密封液，密封孔內穿設有的不銹鋼條，不銹鋼條的底部安裝有一個滑動密封圈，在保護罩內不銹鋼條的頂部連接不銹鋼絲繩，不銹鋼絲繩另一端穿出保護罩連接巖屑；密封箱側壁與隔水管段之間固定連接有線管；隔水管外面設置有應變儀和計算機，置于密封箱內的不銹鋼條上貼附有全橋應變片的四塊應變片，每一應變片分別通過導線、且穿出線管連接應變儀，應變儀通過傳輸線連接計算機；

2）啟動鉆井液灌注泵，使鉆井液循環罐內的液體通過管道從鉆柱的頂口向下流入，液體穿過鉆柱的底口在環形通道內向上反流；

3）液體的反流沖擊巖屑，使巖屑向上浮動，進而拉動不銹鋼絲繩發生拉力形變，不銹鋼絲繩發生形變使不銹鋼條及貼附在其上的四塊應變片也隨之密封箱內相應產生機械形變；

4）四塊應變片將數據通過導線傳給應變儀的采集模塊，A/D轉化模塊將采集模塊采集的四塊應變片的不同形變量轉化為數字信號，數字信號再通過數據傳輸線輸送給計算機；

5）計算機通過其內設置的應變分析模塊記錄分析實驗數據，并顯示實驗結果。