[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

本發明公開了一種PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統及其測試方法，其涉及石油鉆井技術領域，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；模擬鉆具機構包括：鉆桿，套設在鉆桿側壁上的模擬旋轉導向機構和PDC鉆頭；泥漿收集容器,泥漿收集容器內部用于放置實驗巖樣，PDC鉆頭能夠在實驗巖樣上下鉆；與泥漿收集容器相連通的泥漿罐；泥漿泵，其用于將泥漿罐中的收集存儲的泥漿泵入至鉆桿中；調控單元。本申請能夠測試配合旋轉導向機構使用的PDC鉆頭的造斜能力，研究出配合旋轉導向機構使用的PDC鉆頭不同結構參數對鉆頭造斜率影響規律，從而為旋轉導向機構與PDC鉆頭充分配合使用提供理論基礎和技術支持。

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，特別涉及一種PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統及其測試方法。

背景技術

能源是國民經濟發展的支柱，能源是否能夠自給自足將越來越嚴重地影響我國經濟的發展。隨著石油工業的發展，為了獲得更好的經濟效益，需要鉆深井、超深井、大位移井和長距離水平井等復雜結構井，而且常常要在更復雜的地層如高陡構造帶鉆井。這些都對定向鉆井工具提出了更高的要求。

旋轉導向鉆井技術是在鉆柱旋轉鉆進時，隨鉆實時完成導向功能的閉環自動鉆井技術，是現代定向井鉆井的核心技術。旋轉導向鉆井技術具有井眼軌跡光滑、狗腿度小、水平位移大等優點，對保證井眼軌跡質量、提高鉆井機械鉆速與鉆井時效、滿足復雜結構井和特殊工藝井的鉆井需求都具有重要意義，因此，旋轉導向鉆井技術在復雜結構井鉆井中具有廣泛的應用。

而PDC鉆頭在鉆進時由于具有鉆速快、效率高、壽命長等優點，在復雜結構井鉆井中應用廣泛。在復雜結構井鉆井過程中，將旋轉導向工具與PDC鉆頭組合使用已不是個例。但是，如果PDC鉆頭結構參數設計不合理,容易出現鉆頭磨損加劇、造斜率不足、井下震動大、穩斜效果不好的問題，無法提高甚至會降低機械鉆速和定向能力，影響旋轉導向鉆井技術的使用，使得鉆井成本增加。所以研究不同結構參數對旋轉導向用PDC鉆頭造斜率的影響規律是目前旋轉導向工具和PDC鉆頭配合使用下亟待解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明實施例所要解決的技術問題是提供了一種PDC鉆頭造斜率影響因素測試系統及其測試方法，其能夠測試配合旋轉導向機構使用的PDC鉆頭的造斜能力，研究出配合旋轉導向機構使用的PDC鉆頭不同結構參數對鉆頭造斜率影響規律，從而為旋轉導向機構與PDC鉆頭充分配合使用提供理論基礎和技術支持。

本發明實施例的具體技術方案是：

一種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。

優選地，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；