[發明專利]近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201910847803.3
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110529098A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 李泉新;陳盼;劉建林;許超;曹明;方俊
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B7/04;E21B21/08
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 李振文<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，其特征在于，包括：

模擬地質體，包括若干節混凝土圓柱體；

鉆進驅動系統，包括支架、軌道、驅動電機以及布置在導軌上的動力頭，所述動力頭在安裝鉆具后，所述鉆具軸線和模擬地質體軸線重合；

泥漿泵，用于為鉆進驅動系統提供鉆進所需的高壓鉆孔沖洗液，且壓力和/或流量在一定范圍內連續可調；

管匯系統，包括若干個用于模擬長鉆孔實鉆過程中鉆井液在鉆具中沿程壓力損失的盤繞的長鋼管組成，所述長鋼管連接各系統用于輸送鉆孔沖洗液的管道以實現鉆孔沖洗液循環流動。

2.根據權利要求1所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，其特征在于，還包括：

固控系統，包括振動篩和離心機，可分離處理鉆孔沖洗液中巖屑和/或泥砂顆粒并凈化沖洗液從而實現鉆孔沖洗液循環利用；

其中，所述固控系統和泥漿泵安裝在下沉式工作坑內，所述工作坑緊鄰鉆進驅動系統，由水池收集的孔口返水可在重力作用下流至固控系統。

3.根據權利要求1所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，其特征在于，所述模擬地質體采用多節預制混凝土圓柱體拼裝而成，拼裝間隙采用混凝土澆灌；

并且混凝土圓柱體設置有配筋，所述配筋包括沿軸向布置的主筋和沿周向布置的箍筋，鉆孔軌跡布置在配筋以內的混凝土中。

4.根據權利要求1所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，其特征在于，所述管匯系統通過調節三通閥選擇試驗期間接入固控系統或采用外接水源，孔口返水外排。

5.根據權利要求1所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，其特征在于，所述管匯系統中的盤繞長鋼管是一組固定在地面的螺旋形鋼管，各鋼管之間通過選擇接口位置和開關對應閘閥，調節接入鉆孔沖洗液循環線路的鋼管長度。

6.一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試方法，其特征在于，包括：

采用若干節混凝土圓柱體模擬模擬地質體；

將鉆具裝入一鉆進驅動系統，鉆進驅動系統包括軌道、驅動電機以及布置在導軌上的動力頭，所述動力頭在安裝鉆具后，所述鉆具軸線和模擬地質體軸線重合；

用泥漿泵向鉆進驅動系統提供鉆進所需的高壓鉆孔沖洗液，且壓力和/或流量在一定范圍內連續可調；

用包括若干個盤繞的長鋼管組成的管匯系統模擬長鉆孔實鉆過程中鉆井液在鉆具中沿程壓力損失，所述長鋼管連接各系統用于輸送鉆孔沖洗液的管道以實現鉆孔沖洗液循環流動。

7.根據權利要求6所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試方法，其特征在于，還包括：

利用一包括振動篩和離心機的固控系統分離處理鉆孔沖洗液中巖屑和/或泥砂顆粒并凈化沖洗液從而實現鉆孔沖洗液循環利用；

其中，所述固控系統和泥漿泵安裝在下沉式工作坑內，所述工作坑緊鄰鉆進驅動系統，由水池收集的孔口返水可在重力作用下流至固控系統。

8.根據權利要求6所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試方法，其特征在于，采用多節預制混凝土圓柱體拼裝成所述模擬地質體，采用混凝土澆灌拼裝間隙；

在混凝土圓柱體設置有配筋，所述配筋包括沿軸向布置的主筋和沿周向布置的箍筋，鉆孔軌跡布置在配筋以內的混凝土中。

9.根據權利要求6所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試方法，其特征在于，通過調節三通閥選擇試驗期間所述管匯系統接入固控系統或采用外接水源，孔口返水外排。

10.根據權利要求6所述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試方法，其特征在于，所述管匯系統中的盤繞長鋼管是一組固定在地面的螺旋形鋼管，各鋼管之間通過選擇接口位置和開關對應閘閥，調節接入鉆孔沖洗液循環線路的鋼管長度。