[发明专利]一种构造煤储层水平井钻井及扩孔的钻进模拟装置及方法

摘要

一种构造煤储层水平井钻井及扩孔的钻进模拟装置及方法，适用于深部构造煤层水平井钻井及扩孔钻进研究。包括钻进系统、煤岩体加载系统和PLC控制系统；钻进系统包括钻机机座，钻机机座上设有方形导轨座，方形导轨座上设有导轨滑块，导轨滑块上设有滑台B,滑台B上设有动力驱动NMRV减速电机，变径扩孔控制机构，直通高速旋转接头，通孔型的减速机上的通孔中双层钻杆穿过通孔，钻机机座一侧设有钻杆扶正器，直通高速旋转接头上设有双层钻杆，双层钻杆一端与变径扩孔控制机构、另一端穿过钻杆扶正器设有变径扩孔钻头，变径扩孔钻头顶部设有先导钻头。该装置体积较小，操作简单，自动化程度高，实现100％‑300％任意扩孔率的变径扩孔钻进。

主权项

1.一种构造煤储层水平井钻井及扩孔的钻进模拟装置，其特征在于：它包括钻进系统(100)、煤岩体加载系统(200)和PLC控制系统(300)；所述的钻进系统(100)包括钻机机座(113)，钻机机座(113)底部设有多个万向滚轮(114)，每个万向滚轮(114)上设有卡子(115)，钻机机座(113)上设有方形导轨座(109)，方形导轨座(109)上设有四个导轨滑块(110)，导轨滑块(110)两两对应设置在方形导轨座(109)左右两侧，四个导轨滑块(110)上设有滑台B(111),滑台B(111)与四个导轨滑块(110)之间螺栓固定，滑台B(111)上设有动力驱动NMRV减速电机(105)、变径扩孔控制机构(106)和直通高速旋转接头(107)，其中动力驱动NMRV减速电机(105)为通孔型的减速机，通孔型的减速机上的通孔中设有双层钻杆(103)穿过通孔固定，变径扩孔控制机构(106)和直通高速旋转接头(107)安装在双层钻杆(103)上并位置呈一条水平线，变径扩孔控制机构(106)和直通高速旋转接头(107)外侧设有保护壳，钻机机座(113)一侧设有钻杆扶正器(104)，直通高速旋转接头(107)上设有双层钻杆(103)，双层钻杆(103)一端与变径扩孔控制机构(106)连接、另一端穿过钻杆扶正器(104)设有变径扩孔钻头(102)，变径扩孔钻头(102)顶部设有先导钻头(101)，双层钻杆(103)上设有数据采集系统(117)，数据采集系统(117)包括转速传感器、钻压传感器和扭矩传感器，通过数据线与PLC控制系统(300)连接，伺服电机(112)通过联动器与滚珠丝杠(108)连接，驱动滑台B(111)线性移动；所述煤岩体加载系统(200)包括模拟箱体(201)和伺服压力机(205)，模拟箱体(201)为矩形金属箱体并置于伺服压力机(205)的压力台上，模拟箱体(201)的面上设有钻进通道(202)和多个数据传输口(204)，便于先导钻头(101)钻入；所述PLC控制系统(300)上设有触控显示屏(301)，并通过数据线分别与钻进系统(100)、数据采集系统(117)和煤岩体加载系统(200)连接。