[發明專利]一種多因素環境下的室內鉆進模擬裝置及評價方法

有效

• 申請號: 201710346048.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN108952671B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 王海波;錢曉琳;孔勇;徐江;林永學;宣揚;張鳳英;高偉
• 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: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00;E21B47/04;G09B25/02
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 郭韞

1.一種多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：所述多因素環境下的室內鉆進模擬裝置包括：巖心夾持系統、井底循環系統、上覆壓力系統、地層壓力系統、鉆壓模擬系統、旋轉驅動系統、鉆深測量系統和自動控制和數據采集系統；

所述巖心夾持系統為夾持巖心的密封裝置，用于模擬井下壓力與溫度環境；

所述巖心夾持系統包括承壓外筒、軸壓筒和軸壓堵頭；

所述承壓外筒的兩端開口，一端開口設有端蓋，另一端開口與所述軸壓筒連接；

所述巖心放置在所述承壓外筒的內腔中，所述軸壓堵頭設置在巖心的下方；所述端蓋的內腔、承壓外筒的內腔上端、巖心的上端面圍合形成鉆井液循環腔；

所述井底循環系統包括：高壓鉆井液往復循環裝置和鉆井液洗井裝置；

所述高壓鉆井液往復循環裝置包括兩組精密柱塞泵和中間容器；

每個中間容器與一個精密柱塞泵連接；

在所述承壓外筒的上端開有三個口，三個口分別與所述鉆井液循環腔相通，其中兩個口分別與一個中間容器連接，另外一個口為放漿口；

所述鉆井液洗井裝置包括恒溫儲罐、攪拌器、鉆井液泵、顆粒雜質過濾器、回壓器和防噴儲污桶；

所述攪拌器設置在恒溫儲罐上；

所述井底循環系統、上覆壓力系統、地層壓力系統、鉆壓模擬系統、旋轉驅動系統分別通過管路與巖心夾持系統連接；

所述鉆深測量系統與鉆壓模擬系統連接；

所述自動控制和數據采集系統通過電路連接巖心夾持系統、井底循環系統、上覆壓力系統、地層壓力系統、鉆壓模擬系統、旋轉驅動系統和鉆深測量系統。

2.根據權利要求1所述的多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：所述巖心夾持系統采用三軸加載模式；

所述軸壓堵頭的大徑段設置在軸壓筒與承壓外筒連通的內腔中，小徑段伸出到軸壓筒外部；所述大徑段的直徑大于小徑段的直徑；

所述軸壓堵頭能夠在軸壓筒與承壓外筒連通的內腔中沿軸向往復移動；

鉆桿穿過端蓋、鉆井液循環腔后伸入到巖心中。

3.根據權利要求2所述的多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：

在所述中間容器與鉆井液循環腔之間的管路上設置有井底壓力傳感器；

所述鉆井液泵的一端通過管路與恒溫儲罐連接，另一端通過管路與鉆桿水眼連接；

所述放漿口通過管路與顆粒雜質過濾器連接，所述顆粒雜質過濾器通過管路與回壓器連接，所述回壓器分別通過管路與恒溫儲罐、防噴儲污桶連接；

所述恒溫儲罐中放置鉆井液，運行時中間容器中與鉆井液循環腔連接的缸體內充滿鉆井液。

4.根據權利要求3所述的多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：在所述放漿口與顆粒雜質過濾器之間的管路上設置有井底壓力傳感器；

在所述承壓外筒的外層圍繞有電加熱裝置；

在所述承壓外筒的外壁上固定有帶把手的旋轉螺釘，用于模擬井斜角度；

在所述顆粒雜質過濾器的外層圍繞有循環水冷卻器。

5.根據權利要求4所述的多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：所述上覆壓力系統包括兩臺多功能自動液壓泵，其中一臺通過管路與承壓外筒連接，另一臺通過管路與軸壓筒連接。

6.根據權利要求5所述的多因素環境下的室內鉆進模擬裝置，其特征在于：所述地層壓力系統包括精密注射泵、中間容器組，所述精密注射泵通過管路和閥門與中間容器組連接，所述中間容器組通過管路與軸壓堵頭的中心孔連接，能夠直接將液體注入巖心；

所述精密注射泵采用ISCO泵100D，其能夠提供連續無脈沖流體，工作壓力為10000psi，流量為0.0001-25ml/min。