[实用新型]钻井模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于钻井工程领域，具体涉及一种钻井模拟装置，所述装置能够在高温高压条件下对不同钻井液处理剂及钻井液体系影响钻进速度变化进行测试评价。 

背景技术

钻进速度是影响勘探开发速度的关键因素，开发新型快速钻进的钻井液技术是提高钻进速度的最有效途径之一。而目前对于钻井液与处理剂提速效果的评价方法缺乏针对性，评价手段单一，比如对于提速的处理剂大多仅规定了润滑系数这一项性能指标。目前，因为室内评价钻井液与处理剂提速效果的相关实验装置极少，所以对钻井液增速技术的研究中重点集中在钻井液及相关处理剂的研发方面，钻井液性能对机械钻速影响规律的深入研究相对较少。 

钻进模拟装置能够在室内模拟钻井实验。现有的钻井模拟装置大多只能模拟常温常压条件，不能真实反映实际钻进过程中高温高压的情况。中国专利CN101806214A涉及的实验设备可以模拟高温高压条件，但是不能模拟地层围压，也无法在实验进行过程中添加或改变钻井液配方或处理剂的添加量，同时缺少固液分离装置，无法去除钻屑，钻井液循环过程中易阻塞管线。本实用新型可以模拟井底高温高压条件与地层围压，用以研究钻井液处理剂和钻井液体系对钻进效率和清洁井底的影响，同时在实验过程中可以添加或改变钻井液配方或处理剂的添加量，简化实验步骤，短缩研发时间，降低劳动强度。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够模拟实际钻进过程，检测钻井液处理剂和钻井液体系影响钻进效率和清洁井底效果的测试设备。可以在实验室条件下模拟高温高压（温度：室温至170℃，压力：常 压至30MPa）条件与地层围压，在相同钻进参数条件下，对同一种岩样进行重复钻进试验，测试不同钻井液处理剂、体系配方在一定的温度、压力、钻头类型状况下，对钻进效率和清洁井底效果的影响规律。该设备对开发出高性能的快钻剂产品，优选出有效提高钻进速度的钻井液体系，形成一套提高钻进速度的钻井液技术，提高油气井勘探开发效益具有极为重要的意义。 

同时，对于模拟实际钻进过程中钻头选型与岩石可钻性的研究也能提供较好的借鉴。 

本实用新型能够在实验室模拟实际钻井过程，可在一定的温度、压力、钻头类型等参数下，对同一种岩样进行重复钻进试验，测试不同钻井液处理剂、体系配方对钻进效率和井底清洁效果的影响规律。基于这一基本思想，本实用新型提供了一种测试装置。 

本实用新型提供了一种钻井模拟装置，其包括以下部分：钻机、钻仓、钻井液循环系统、钻井控制系统和数据测量采集系统； 

其中，所述钻机通过钻杆传统系统与钻仓相连；所述钻仓用于夹持岩心； 

所述钻井控制系统与钻机相连，所述钻井控制系统控制钻机上下移动，实现钻井功能； 

所述钻井液循环系统与钻机相连，用于为钻机提供钻井液； 

所述温度控制系统与钻井液循环系统相连，用于调节钻井液的温度； 

所述数据测量采集系统与钻仓连接，用于采集钻仓工作时的岩心的数据。 

所述钻机包括电机、减速机、钻杆、钻头、钻架和移动平台；其中，所述钻架用于支撑所述移动平台，所述电机、减速机、钻杆和钻头均固定于所述移动平台；且所述电机依次与减速机、钻杆传动系统，钻杆和钻头连接。 

所述钻仓包括仓体外壳，卡箍，动密封和夹持工具；所述夹持工具包括一对或两对相向设置的夹持件，所述夹持件包括橡胶垫、夹板和丝杠。 

其中所述仓体外壳通过卡箍固定在钻架上，且仓体外壳上端固定有钻杆，钻杆和钻仓之间通过密封件密封，所述钻头位于钻仓内部； 

所述岩心加持工具设置于钻头的相对方向。 

所述夹持工具包括依次连接的顶紧丝杠、丝杠座、夹板和橡胶垫。所述加持工具通过对岩心四周进行加紧固定实现模拟地层围压。利用快开卡箍可将仓体外壳固定在底座上。钻头在高压钻仓内，钻杆与高压钻仓连接处采用高压动密封，高压钻仓外设有加热保温套，减少实验过程中的热量损失。 

所述钻井液循环系统包括依次连接的预热器、钻井液循环泵、钻井液池、背压阀、冷却器及固液分离器；其中预热器通过设置于钻杆的管道与钻仓相连；固液分离器直接与钻仓相连。 

所述钻井液池中设有搅拌器，确保钻井液中材料分散和不沉降。所述预热器优选为盘管电加热器，以较长的加热线路确保钻井液温度能迅速达到设定值。所述冷却器采用盘管水冷方式进行冷却。循环排量可以调节。 

所述钻井控制系统包括依次连接的液压控制阀、液压站、油缸，其还设置有方向控制阀。其可用于控制钻头钻进、退钻和钻压等。