[發(fā)明專利]一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310176484.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103321637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海油研究總院;中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

1.一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)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(shè)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(huán)形通道；所述隔水管段的頂部一側(cè)安裝有一用于更換巖屑的密封閥門(mén)，所述隔水管段另一側(cè)管壁的上部通過(guò)管道連接一鉆井液循環(huán)罐，所述鉆井液循環(huán)罐通過(guò)管道連接一鉆井液灌注泵，所述鉆井液灌注泵的通過(guò)管道連通所述鉆柱的頂口；所述環(huán)形通道中設(shè)置有一用于測(cè)量的密封箱，所述密封箱的頂部設(shè)置有一密封孔和保護(hù)罩，所述密封孔內(nèi)注入有密封液，所述密封孔內(nèi)穿設(shè)有一不銹鋼條，所述不銹鋼條的底部安裝有一個(gè)滑動(dòng)密封圈，所述密封箱側(cè)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(shè)置有一應(yīng)變儀和一計(jì)算機(jī)，所述應(yīng)變儀內(nèi)設(shè)置有一數(shù)據(jù)采集模塊和一A/D轉(zhuǎn)化模塊，置于所述密封箱內(nèi)的所述不銹鋼條上貼附有作為全橋應(yīng)變片的四塊應(yīng)變片，每一所述應(yīng)變片分別通過(guò)導(dǎo)線、且穿出所述線管連接所述應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)采集模塊，所述A/D轉(zhuǎn)化模塊將四塊所述應(yīng)變片的形變量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線輸送給所述計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的應(yīng)變分析模塊記錄分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述隔水管段的長(zhǎng)度為5米，所述鉆柱的長(zhǎng)度為4.5米。

3.如權(quán)利要求1所述的一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述密封箱內(nèi)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(hù)罩內(nèi)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(hù)罩連接巖屑。

4.如權(quán)利要求1所述的一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述全橋應(yīng)變片的四塊應(yīng)變片均采用敏感柵電阻加工制作。

5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值與真實(shí)值的關(guān)系為：ε_ds二4ε_p，將所述巖屑受到的總力放大四倍。

6.如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述裝置進(jìn)行的單個(gè)巖屑受力分析實(shí)驗(yàn)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(huán)形通道，在隔水管段與鉆柱之間的頂部設(shè)置有密封閥門(mén)，隔水管段另一側(cè)管壁的上部通過(guò)管道依次連接鉆井液循環(huán)罐和鉆井液灌注泵，并通過(guò)管道連接鉆柱的頂口；在環(huán)形通道中設(shè)置密封箱，密封箱的頂部設(shè)置有密封孔和保護(hù)罩，密封孔內(nèi)注入有密封液，密封孔內(nèi)穿設(shè)有的不銹鋼條，不銹鋼條的底部安裝有一個(gè)滑動(dòng)密封圈，在保護(hù)罩內(nèi)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(hù)罩連接巖屑；密封箱側(cè)壁與隔水管段之間固定連接有線管；隔水管外面設(shè)置有應(yīng)變儀和計(jì)算機(jī)，置于密封箱內(nèi)的不銹鋼條上貼附有全橋應(yīng)變片的四塊應(yīng)變片，每一應(yīng)變片分別通過(guò)導(dǎo)線、且穿出線管連接應(yīng)變儀，應(yīng)變儀通過(guò)傳輸線連接計(jì)算機(jī)；

2）啟動(dòng)鉆井液灌注泵，使鉆井液循環(huán)罐內(nèi)的液體通過(guò)管道從鉆柱的頂口向下流入，液體穿過(guò)鉆柱的底口在環(huán)形通道內(nèi)向上反流；

3）液體的反流沖擊巖屑，使巖屑向上浮動(dòng)，進(jìn)而拉動(dòng)不銹鋼絲繩發(fā)生拉力形變，不銹鋼絲繩發(fā)生形變使不銹鋼條及貼附在其上的四塊應(yīng)變片也隨之密封箱內(nèi)相應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械形變；

4）四塊應(yīng)變片將數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線傳給應(yīng)變儀的采集模塊，A/D轉(zhuǎn)化模塊將采集模塊采集的四塊應(yīng)變片的不同形變量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線輸送給計(jì)算機(jī)；

5）計(jì)算機(jī)通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的應(yīng)變分析模塊記錄分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。