[發明專利]一種大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310597296.5
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103590811A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 周勁輝;高德利;房軍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

1.一種大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，包括模擬井筒套管段（4）、模擬井筒裸眼段（7）、模擬鉆柱（6）和測量儀器（10），其中：

所述模擬井筒套管段（4）和模擬井筒裸眼段（7）相接形成貫通的通道；

所述模擬鉆柱（6）的鉆頭端可操作的穿過所述通道至所述模擬井筒裸眼段（7）的端部并固定，形成模擬的卡點位置；

所述模擬鉆柱（6）的自由端與所述測量儀器（10）連接，用于測量實驗數據。

2.如權利要求1所述的大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，

所述測量儀器（10）包括刻度盤（3）和與所述刻度盤（3）配合使用的扭轉角指針（1）；

所述扭轉角指針（1）的一端固定于所述模擬鉆柱（6）上，所述扭轉角指針（1）的另一端指向所述刻度盤（3）的表盤。

3.如權利要求2所述的大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，

所述刻度盤（3）安裝于所述模擬井筒套管段（4）上；

所述刻度盤（3）的表盤中心緊固有帶中心孔的安裝座（30），所述安裝座（30）的中心孔與所述模擬井筒套管段（4）連通。

4.如權利要求3所述的大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，

所述測量儀器（10）還包括扭矩測量儀（2）；

所述模擬鉆柱（6）與所述安裝座（30）的中心孔間隙配合后伸出，所述模擬鉆柱（6）的伸出端與所述扭矩測量儀（2）相連。

5.如權利要求4所述的大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，

所述扭矩測量儀（2）為扭力扳手，可顯示所測扭矩值的大小。

6.如權利要求1所述的大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置，其特征在于，

所述模擬井筒套管段（4）的曲率可調；

所述模擬井筒裸眼段（7）的外層為鋼制圓管或PVC管制備，內部用水泥砂漿充填并有通孔，水平角度可調；

所述模擬鉆柱（6）由多段等長的管狀鉆柱組成，并由接頭（5）通過螺紋連接；所述模擬鉆柱（6）的固定端由固定器（8）可拆卸的固定連接。

7.一種大位移井鉆柱卡點測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S100、將大位移井鉆柱卡點測量實驗裝置的部件配合組裝；

步驟S200、扭轉模擬鉆柱（6），讀取測量儀器（10）的測量值，根據不同的水垂比λ測量對應卡點位置的測量值，用數理統計法分析水垂比λ對卡點位置的修正系數η的影響，從而建立η與λ的關系曲線η=f(λ)；

步驟S300、根據剪切胡克定律，并結合卡點位置修正系數η的函數關系式，得出最終確定卡點位置的公式從而計算最終的卡點位置；其中，

L－卡點位置；

G－模擬鉆柱（6）的切變模量；

I_p－模擬鉆柱（6）的極慣性矩；

－模擬鉆柱（6）的扭轉角，弧度；

T－模擬鉆柱（6）扭矩；

極慣性矩按下式計算：

D－模擬鉆柱（6）的外徑，d－模擬鉆柱（6）的內徑。

8.如權利要求7所述的大位移井鉆柱卡點測試方法，其特征在于，

所述步驟S100還包括：

步驟S101、根據測試所需的水垂比λ，選取模擬井筒套管段（4）的長度和彎曲曲率，及模擬井筒裸眼段（7）的長度；

步驟S102、將所述模擬井筒套管段（4）和模擬井筒裸眼段（7）相接形成貫通的通道；

步驟S103、將模擬鉆柱（6）沿模擬井筒套管段（4）的端部穿入所述通道內，至所述模擬井筒裸眼段（7）的末端固定，形成模擬的卡點位置；

步驟S104、將測量儀器（10）安裝于所述模擬鉆柱（6）的自由端。

9.如權利要求8所述的大位移井鉆柱卡點測試方法，其特征在于，

所述步驟S104具體包括：

轉動所述測量儀器（10）的扭力扳手，使得所述模擬鉆柱（6）在0～360度的范圍內扭轉，并通過所述扭力扳手直接讀取扭矩值；

所述測量儀器（10）的扭轉角指針（1）隨所述模擬鉆柱（6）的扭轉而在所述測量儀器（10）的刻度盤（3）上轉動，讀取對應的扭轉角度值。

10.如權利要求8所述的大位移井鉆柱卡點測試方法，其特征在于，

所述步驟S103具體包括：

選取多段等長的鉆柱，通過接頭（5）的螺紋連接，形成整段的所述模擬鉆柱（6）。