[發明專利]變溫鉆井模擬實驗設備

有效

• 申請號: 201711091463.3
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107882508B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 黃勇;陳澤鵬;朱麗紅
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21B7/14
• 分類號: E21B7/14;E21B21/00
• 代理公司: 濰坊正信致遠知識產權代理有限公司 37255
• 代理人: 王秀芝

本發明公開了一種變溫鉆井模擬實驗設備，包括：動力裝置、鉆具裝置、鉆井液注入裝置、巖樣加壓裝置和鉆井液回收裝置；鉆具裝置包括順次連接的雙壁鉆桿、換流接頭和鉆頭，雙壁鉆桿與動力裝置連接，換流接頭用于向鉆頭交替輸送高溫鉆井液、低溫鉆井液；鉆井液注入裝置與雙壁鉆桿連接，用于向雙壁鉆桿注入高溫鉆井液和低溫鉆井液；巖樣加壓裝置位于鉆頭下方。本發明的變溫鉆井模擬實驗設備可測量鉆井液高、低溫交替條件下鉆頭的鉆進效率，通過改變高、低溫鉆井液的溫度和井底作用時間，從而模擬不同鉆井液工況，可對變溫鉆井效率進行綜合評估，從而為變溫鉆井技術方案制定提供實驗數據。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探設備技術領域，尤其涉及一種變溫鉆井模擬實驗設備。

背景技術

隨著常規油氣資源的日益萎縮，深部油氣和非常規油氣資源成為勘探開發的新方向。由此帶來了一系列鉆井難題，地層可鉆性差、鉆井效率低是其中的一個突出問題。巖石可鉆性由巖石自身的物理力學性質和鉆頭破巖能力兩方面決定。目前，現有高效破巖技術主要集中于提高鉆井工具的破巖能力這一途徑，被動適應所鉆地層的巖石可鉆性，提速效果不佳。

巖石作為一種非均質、不連續、各向異性的地質材料，溫度對其物理力學性質和變形特征有著顯著的影響。利用溫度效應，改變巖石原有物理力學性質，可主動降低巖石可鉆性，進而在現有鉆井條件下實現高效破巖。鉆井過程中井底鉆井液注入條件是變溫鉆井的關鍵技術參數，因此亟待開發一種可以模擬鉆井液不同注入溫度、井底作用時間等條件的變溫鉆進模擬實驗設備。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種變溫鉆井模擬實驗設備，通過該設備可以模擬在高、低溫鉆井液交替作用下巖石鉆進過程，從而對不同鉆井液溫度、井底作用時間等因素下巖石鉆進效率進行評價，為變溫鉆井技術方案的制定提供實驗數據。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：變溫鉆井模擬實驗設備，所述變溫鉆井模擬實驗設備包括：動力裝置、鉆具裝置、鉆井液注入裝置和巖樣加壓裝置；

所述鉆具裝置包括順次連接的雙壁鉆桿、換流接頭和鉆頭，所述雙壁鉆桿與所述動力裝置連接，所述換流接頭用于向所述鉆頭交替輸送高溫鉆井液、低溫鉆井液；

所述鉆井液注入裝置與所述雙壁鉆桿連接，所述鉆井液注入裝置包括高溫鉆井液注入裝置和低溫鉆井液注入裝置，用于向所述雙壁鉆桿注入高溫鉆井液和低溫鉆井液；

所述巖樣加壓裝置位于所述鉆頭的下方。

以下是對本發明的變溫鉆井模擬實驗設備的多項進一步改進之處：

其中，所述動力裝置包括巖心鉆機，所述巖心鉆機包括鉆機立軸，所述鉆機立軸與所述雙壁鉆桿連接。

其中，所述雙壁鉆桿包括套裝在一起的鉆桿內管和鉆桿外管，所述鉆桿內管與所述鉆桿外管之間為鉆桿環形通道。

其中，所述換流接頭包括接頭外管、設置于所述接頭外管內腔的接頭內管和設置于所述接頭內管內腔的閥芯組件，所述接頭內管與所述接頭外管之間為接頭環形通道；

所述接頭內管內腔固定設置有閥座，所述閥座設有閥座中心孔和位于所述閥座中心孔側部的閥座過流孔，所述接頭內管的管壁設有管壁過流孔，所述管壁過流孔位于所述閥座下方；

所述閥芯組件包括上閥芯、上閥簧、下閥芯、下閥簧；所述上閥芯包括上限位部、下限位部和連接所述上限位部與下限位部的芯桿部，所述芯桿部安裝于所述閥座中心孔，所述上閥簧套設于所述芯桿部外，并位于所述閥座與所述上限位部之間；所述下閥芯位于所述閥座的下方，所述下閥簧抵靠于所述下閥芯下端，所述下閥芯為中空的筒狀閥芯，所述筒狀閥芯的筒壁設有筒壁過流孔，所述筒壁過流孔與所述接頭內管的所述管壁過流孔周期性地接通或者錯開。