[發明專利]深水噴射下導管鉆井實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201410191774.7
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN105089498B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 柯珂;路保平;陳天成;張輝;王磊;白彬珍;張進雙;孫連環;王果
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/14
• 分類號: E21B7/14
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

1.一種深水噴射下導管鉆井實驗裝置，包括：

土箱，內裝有用于構造深水噴射海底環境的巖土；

管柱系統，設在土箱內；

起吊系統，用于起吊管柱系統；

供排水系統，與土箱連接以用于將污水排出和將清水送入；

加載系統，對管柱系統施加橫向和縱向的載荷；和

測量系統，與管柱系統連接，用于測量和記錄在噴射過程中管柱系統的位移、變形和受力，所述測量系統包括：拉繩位移傳感器，與管柱系統中的承載土箱連接，用于測量管柱系統中的導管下入的深度與時間的關系；若干個應變片，設在導管外壁上以測量噴射作業以及加載過程中導管的不同部位的形變；數據傳送電纜，與應變片及拉繩位移傳感器電連接以傳輸數據；和存儲單元，用于存儲數據傳送電纜傳送的數據。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，起吊系統包括起重天車、吊纜和測力計，起重天車通過吊纜與管柱系統連接，測力計設在吊纜上以測量管柱系統對吊纜的作用力。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，管柱系統包括：

導管，設在土箱內；

鉆桿，設在導管內；

扶正器，設在導管內以保證鉆桿在導管內的居中度；和

鉆頭，與鉆桿的下端連接，其安裝在導管內時頭部突出導管的下端面。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述扶正器與鉆桿為螺紋連接，鉆頭與鉆桿為螺紋連接。

5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，加載系統包括：

橫向加載組件，對管柱系統的導管頂部施加橫向載荷；

位移傳感器，對導管頂部的橫向位移及縱向位移進行測量；

縱向加載組件，用于對導管頂部施加縱向載荷；和

剪力墻，設在土箱兩側以用于承受橫向加載時的反力。

6.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，供排水系統為循環系統，其包括：

污水箱，與土箱連接；

過濾器，與污水箱連接；

清水罐，與過濾器連接；和

泵，設在清水罐與管柱系統之間，用于將清水罐的水運送到管柱系統中以形成噴射。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，污水箱的出口設有過濾機構。

8.一種深水噴射下導管鉆井實驗方法，其采用權利要求1～7中任一項所述的裝置，并包括以下步驟：

在實驗過程中改變管柱系統的噴射參數，并對管柱系統中的導管的下入速率和承載能力進行測量；

在實驗過程中改變土箱中的巖土性質，并對管柱系統中的導管的下入速率和承載能力進行測量；

建立不同巖土性質下的噴射參數與導管下入速率及承載能力之間的關系以得到管柱系統中的導管在作業時的優化參數。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，其中流體的循環過程為：泵將清水罐中的清水通過閥門經管線從鉆桿內注入，經鉆頭和鉆桿與導管的環空中返回，從土箱溢出后由管線導入污水箱內，經過濾器過濾后重新回到清水罐中。