[發明專利]PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統及其測試方法

有效

• 申請號: 202011558999.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112729796B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 史懷忠;劉才庚;陳振良;黃中偉;宋先知;王海柱;赫文豪;谷子昂
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);北京億菲神金剛石鉆頭有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 錢能;張印鐸

1.一種PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統包括：

自上而下依次連接的提升裝置、頂部驅動裝置和模擬鉆具機構，所述提升裝置用于驅動頂部驅動裝置和模擬鉆具機構上升或下降，所述頂部驅動裝置用于驅動所述模擬鉆具機構轉動；

所述模擬鉆具機構包括：鉆桿，套設在所述鉆桿側壁上的模擬旋轉導向機構和安裝在所述鉆桿下端的PDC鉆頭，所述模擬旋轉導向機構包括：筒體，所述筒體的外側壁上開設容納部；設置在所述筒體和所述鉆桿之間的軸承；部分安裝在所述容納部中的推靠塊，所述推靠塊最外側到所述鉆桿中心的距離大于所述PDC鉆頭的半徑；安裝在所述筒體的外側壁上用于對所述推靠塊進行限位的墊塊；設置在所述推靠塊與所述筒體之間的載荷傳感器，所述載荷傳感器用于獲取所述推靠塊在徑向方向向內的壓力；

泥漿收集容器,所述泥漿收集容器內部用于放置實驗巖樣，所述PDC鉆頭能夠在所述實驗巖樣上下鉆；與所述泥漿收集容器相連通的泥漿罐；泥漿泵，其用于將所述泥漿罐中的收集存儲的泥漿泵入至鉆桿中；

調控單元，其分別與所述提升裝置、頂部驅動裝置和所述載荷傳感器相電性連接。

2.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述鉆桿的外側壁上開設有外螺紋，所述模擬旋轉導向機構還包括：擰設在所述鉆桿的外螺紋上的鎖緊螺母，所述鎖緊螺母抵住最下方所述軸承的內圈；

通過改變所述鎖緊螺母在鉆桿上的上緊位置，從而改變鉆進過程中所述模擬旋轉導向機構的推靠位置。

3.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統還包括：具有沿豎直方向延伸趨勢的滑動軌道，所述頂部驅動裝置具有沿水平方向延伸的滑動臂，所述滑動臂能與所述滑動軌道相配合，以使所述頂部驅動裝置能在豎直方向上移動。

4.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述墊塊與所述筒體之間通過螺釘實現可拆卸連接；所述墊塊上具有沿徑向方向的開孔，所述推靠塊的部分插入所述開孔并插入所述載荷傳感器，所述推靠塊上具有臺階部，所述臺階部抵住所述載荷傳感器。

5.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述推靠塊位于外側的一端在豎直方向上具有相對的第一導向部和第二導向部，以使所述推靠塊在鉆井上能夠順利的上下移動。

6.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，通過改變頂部驅動裝置的配重的方式，從而改變所述頂部驅動裝置傳遞給所述鉆桿的壓力。

7.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，所述模擬旋轉導向機構位于靠近所述PDC鉆頭的鉆桿處。

8.根據權利要求1所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，其特征在于，通過改變所述推靠塊的尺寸，從而改變所述模擬旋轉導向機構的造斜率。

9.一種PDC鉆頭造斜率影響因素測試方法，其特征在于，所述PDC鉆頭造斜率影響因素測試方法采用如權利要求1至8中任一所述的PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統，所述PDC鉆頭造斜率影響因素測試方法包括：

在所述泥漿收集容器中放置實驗巖樣，在鉆桿上安裝測試所需規格的模擬旋轉導向機構和PDC鉆頭；

啟動泥漿泵，循環泥漿，調整泥漿排量至測試所需排量；

啟動頂部驅動裝置，調整所述頂部驅動裝置至測試所需的鉆壓、轉速參數，所述頂部驅動裝置帶動所述鉆桿及所述PDC鉆頭旋轉，向下鉆進所述實驗巖樣形成井筒；

隨著鉆進的進行，所述模擬旋轉導向機構隨所述鉆桿進入井筒，所述推靠塊外側推靠所述井筒的井壁，以使所述鉆桿和所述PDC鉆頭發生傾斜，所述載荷傳感器出現推靠力反饋；

待所述鉆桿和所述PDC鉆頭發生傾斜后繼續鉆進至滿足要求后，關閉所述頂部驅動裝置，停止鉆井液循環，起出所述模擬鉆具機構；

采集鉆進時的鉆進切削數據，所述鉆進切削數據包括進尺、鉆進軌跡、載荷傳感器實時測得的推靠力；

根據所述鉆進切削數據、所述PDC鉆頭的規格、所述模擬旋轉導向機構的規格、模擬旋轉導向機構與所述PDC鉆頭之間的距離、所述實驗巖樣的屬性、所述鉆壓分析對造斜率的影響程度。