[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

本發明公開了一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置及方法。包括模擬地質體、鉆進驅動系統、泥漿泵、固控系統、管匯系統和監測控制系統六部分。通過水平放置的混凝土圓柱模擬實鉆地質體，沿混凝土圓柱軸線方向鋪設軌道，采用鏈條驅動安裝在軌道上的動力頭滑動模擬鉆機，并通過固控系統、泥漿泵，管匯系統實現鉆孔沖洗液循環，通過監測控制系統控制試驗臺各部分，并監測鉆進過程中的各項參數。該試驗臺可為定向鉆進工藝開發，儀器測試，近水平定向鉆進基礎研究提供場地和平臺。

技術領域

本發明涉及一種實鉆模擬與參數測試裝置，屬于定向鉆探領域，具體涉及一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置及方法。

背景技術

煤礦井下定向鉆進技術可以實現鉆孔軌跡的精確控制，保證鉆孔軌跡在預定層位中的有效延伸，增長鉆孔有效抽采距離。此外，定向鉆進技術可進行多分支孔施工，施工的鉆孔能均勻覆蓋整個工作面，具有鉆進效率高、一孔多用、集中抽采等優點，能顯著提高煤層瓦斯治理效果，現已成為我國煤礦區瓦斯高效抽采的主要技術途徑。

隨著煤礦井下定向鉆進施工面臨的工況日趨復雜，以及煤礦生產對鉆進施工能力的要求越來越高，必須不斷升級定向鉆進設備和工藝，才能滿足煤礦生產的需求。現階段煤礦定向鉆探新工藝、新儀器開發都是在現場試驗的基礎上完成，現場試驗雖然能最大限度的檢驗工藝和儀器的適用性，但也存在很多問題。

針對工藝和儀器開發的現場試驗往往對試驗場地要求較高，需要有一定的針對性，找到合適的試驗場地比較困難。其次，現場試驗一般采用實際生產設備，在天然地質體中施工，天然地質體條件千差萬別，試驗前不能完全掌握準確的地質條件，也沒有條件安裝監測儀器，不能采集試驗期間的相關參數，試驗效果的評估及分析缺乏依據，對試驗現象的分析不能鎖定影響因素，實驗重復性差。此外，現場試驗往往貫穿于煤礦實際生產或工程項目中，受煤礦生產進度制約，沒有充分的試驗時間，煤礦井下的空間狹小，以及對儀器設備的防爆要求，也限制了部分設備，工具，監測儀器的使用。

發明內容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

本發明主要的目的是解決現有技術中所存在的技術問題，提供了一種系統及方法。該系統及方法采用XX，提高了XX處理精度。

本發明所要解決的技術問題在于針對現場試驗條件對近水平定向鉆進新工藝、新儀器開發的制約，提供了一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置及方法。該試驗臺可為定向鉆進工藝開發，儀器測試，定向鉆進基礎研究提供場地和平臺，大幅度改善試驗條件，擺脫煤礦實際生產對現場試驗的制約，提高鉆進參數監測水平。

為解決上述問題，本發明的方案是：

一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，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。

優選的，上述的一種近水平定向鉆進實鉆模擬與鉆進參數測試裝置，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；