[發明專利]用于評價深井鉆井液的潤滑性能的實驗裝置與實驗方法

在審

• 申請號: 201410637884.1
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN105628600A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 薛玉志;林永學;褚奇;劉罡;任重;陳泉海
• 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;湖北創聯石油科技有限公司
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N19/02
• 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

1.一種用于評價深井鉆井液的潤滑性能的實驗裝置，包括：

復合鉆進實驗系統，其包括旋轉驅動機構、鉆進驅動機構、鉆桿、巖芯、加 熱機構和巖芯夾持器，其中，巖芯和加熱機構均設在巖芯夾持器內，旋轉驅動機 構和鉆進驅動機構均用于驅動鉆桿；

鉆井液供給系統，其為復合鉆進實驗系統提供動態的高壓鉆井液；

壓力機構，連接在復合鉆進實驗系統的巖芯上，為鉆桿與形成在巖芯表面的 濾餅之間的摩擦鉆進提供壓力；和

測試與計算單元，用于測試和計算濾餅與鉆桿之間的滑動摩擦系數和鉆桿與 濾餅之間鉆井液的潤滑系數。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鉆桿的兩端分別連接有 夾持器保護套筒，兩端的夾持器保護套筒與巖芯夾持器固定連接，夾持器保護套 筒與鉆桿動密封連接。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述壓力機構包括活塞 缸和為活塞缸提供壓力的機械助力泵，其中，機械助力泵與活塞缸的無桿腔端連 接，活塞缸的活塞桿穿過巖芯夾持器抵接巖芯為鉆桿與形成在巖芯表面的濾餅之 間的摩擦提供壓力。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述旋轉驅動機 構包括旋轉電機，所述鉆進驅動機構包括鉆進電機，優選地，在旋轉電機與鉆桿 之間連接有扭矩傳感器，在步進電機與鉆桿之間設有推力傳感器。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述加熱機構包 括電加熱套和用于調節電加熱套的加熱溫度的控溫儀。

6.根據權利要求1～5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述鉆井液供給 系統包括進液通道和回液通道。

7.根據權利要求1～6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述進液通道上 設有儲液罐和高壓泵，所述儲液罐內設有對鉆井液進行攪拌的攪拌器，所述高壓 泵將儲液罐內的鉆井液運送到復合鉆進實驗系統。

8.根據權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述回液通道上設有降 溫降壓機構和輸送泵，其中，降溫降壓機構與復合鉆進實驗系統的出液口連接， 輸送泵與儲液罐連接。

9.一種用于評價深井鉆井液的潤滑性能的實驗方法，采用權利要求1～8中 任一項所述的裝置，并包括以下步驟：

鉆井液供給系統的進液通道上設有高壓泵，高壓泵將鉆井液運送到復合鉆進 實驗系統的環空管路中；

待環空管路充滿鉆井液，調節進液通道上的鉆井液的流量和壓力，調節加熱 機構使復合鉆進實驗系統內的鉆井液的溫度到預定值；

待鉆井液在巖芯表面形成穩定厚度的濾餅后，通過壓力機構向巖芯施加預定 壓力；

啟動旋轉驅動機構與步進驅動機構，使鉆桿在巖芯加持器中做旋轉與滑動的 復合鉆進運動；

通過測試與計算單元分別記錄鉆桿與濾餅之間的動摩擦力和鉆桿的扭矩，計 算得到鉆桿與濾餅之間的滑動摩擦系數以及鉆桿與濾餅之間的鉆井液的潤滑系 數。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在實驗過程中，所述復合鉆 進實驗系統能承受的工作溫度不低于260℃，能承受的工作壓力不低于40MPa。