[發明專利]一種直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定裝置及測定方法

在審

• 申請號: 201811383300.7
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109281616A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 鄧嵩;劉雅莉;王相;竇祥驥;燕宇翔
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B21/16;E21B47/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明涉及一種直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定裝置及測定方法,包括混合有巖屑的配液池、垂直放置的模擬井筒，所述的雙壁鉆桿系統包括設在模擬井筒內的外鉆桿、設在外鉆桿內的內鉆桿以及連接在外鉆桿下端的鉆頭，連接配液池與模擬井筒之間的管路上設有軸流泵，模擬井筒上端管路連接有向外鉆桿內打入壓縮氣體的壓縮機，連接內鉆桿與配液池之間的管路上設有固液分離器及對分離出的巖屑烘干稱重的烘干稱重器，模擬井筒外側設有記錄巖屑運移和沉降過程的高速攝像機，外鉆桿下半部間隔設有測量攜屑液體在流動過程中流速變化的測速儀傳感器。本發明可以對基于雙壁鉆桿的氣體反循環鉆井技術的適應性進行定量化評價，并為優化工藝總體方案提供依據。

技術領域

本發明涉及雙壁鉆桿鉆進技術領域，尤其是一種直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定裝置及測定方法。

背景技術

基于雙壁鉆桿的氣體反循環鉆井技術是近年提出的一種注氣量低、成本低、效率高的新型鉆完井技術。該技術采用雙壁鉆桿，即包含內鉆桿與外鉆桿兩層鉆桿，氣體由外鉆桿輸入，并沿外鉆桿向下運移至鉆頭輸出。輸出后的氣體攜帶井底巖屑上返，這是由于在氣體沿外鉆桿向下運移時，一部分氣體沿支管流出，會造成射流形成井筒內負壓，從而導致氣體由井底高壓區向上部低壓區上返。上返后的氣體沿內鉆桿的支管流入內鉆桿，再通過內鉆桿輸送至井口排出，完成氣體反循環鉆井過程。在巖屑循環上返的過程中，如果設備的攜巖能力較差，就會在井底發生巖屑的堆積形成巖屑床，造成鉆頭的磨損或卡鉆，影響鉆進過程。因此對雙壁鉆桿系統在直井中的攜巖能力進行實驗與測定，對氣體反循環鉆井技術的適應性定量化評價以及優化工藝總體方案具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術中之不足，便于對基于雙壁鉆桿的氣體反循環鉆井技術的適應性進行定量化評價，并為優化工藝總體方案提供依據，本發明提供一種直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定裝置及測定方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定裝置，包括混合有巖屑的配液池、垂直放置的模擬井筒，所述的雙壁鉆桿系統包括設在模擬井筒內的外鉆桿、設在外鉆桿內的內鉆桿以及連接在外鉆桿下端的鉆頭，連接配液池與模擬井筒之間的管路上設有軸流泵，模擬井筒上端管路連接有向外鉆桿內打入壓縮氣體的壓縮機，連接內鉆桿與配液池之間的管路上設有固液分離器及對分離出的巖屑進行烘干稱重的烘干稱重器，模擬井筒外側設有記錄巖屑運移和沉降過程的高速攝像機，外鉆桿下半部間隔設有測量攜屑液體在流動過程中流速變化的測速儀傳感器。

為確保連接牢固，防止產生噴液現象，所述的外鉆桿下端設有轉換接頭，轉換接頭與鉆頭之間連接有井下隨鉆儀，所述的模擬井筒上端安裝有防噴閥，防噴閥通過防噴器與壓縮機管路連接。

為實時監測攜屑液體在流動過程中壓力變化，所述的軸流泵與模擬井筒之間的管路上和模擬井筒上端回液管路上分別設有測量攜屑液體在流動過程中壓力變化的壓力表。

所述的配液池管路連接有向配液池內添加巖屑的儲屑罐，配液池內安裝有攪拌器。

為及時記錄和存儲高速攝影機所拍攝的圖像照片，所述的高速攝影機通過數據線連接有進行數據處理和保存的計算機。

為便于高速攝像機更清晰地對氣體反循環攜巖過程進行拍攝和觀察，所述的內鉆桿、外鉆桿及模擬井筒均采用透明PC管材料制作。

一種采用上述測定裝置進行直井雙壁鉆桿系統攜巖能力測定的方法，包含以下步驟：

a、實驗準備階段：

連接好各管線接頭，在模擬井筒內安裝好內鉆桿和外鉆桿，在配液池中先加入一定量的水，檢查各管道的對接吻合，然后通過軸流泵將配液池中的液體從模擬井筒下端輸入雙壁鉆桿系統；啟動壓縮機，從外鉆桿頂部將氣體打入外鉆桿內，保證實驗系統內雙壁鉆桿系統中的流體流動，穩定排量；雙壁鉆桿開始氣體反循環工作后，啟動高速攝像機對準待觀察的模擬井筒管段，并進行測速儀傳感器讀數校正，確定儀表可正常工作；