[实用新型]测定岩石可钻性及钻井参数敏感性的试验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气勘探开发领域，对地层可钻性进行测定，更具体的讲，涉及一种测定岩石可钻性及钻井参数敏感性的试验仪。

背景技术

岩石可钻性测定仪是测定石油钻井工程中岩石可钻性级值的专用仪器。

其中，中国专利文献CN1138134公开了一种测量地层岩石可钻性的测试方法，钻井井口取得随泥浆带出的钻井岩屑，将岩屑干燥后，筛分出合适粒度的岩屑作为测试样品，称23克岩屑为一份测试样品装入料筒，压好压棒，利用实验压力机对其自动施加压力，将岩屑压碎，并利用函数记录仪记录位移——压力关系曲线，最后利用位移和压力之间的关系，就可计算出地层岩石的可钻性参数。

中国专利文献CN85205092公开了一种岩石可钻性测定仪，由传动机构，冲击机构，加压机构，钻头部分和岩石夹持筒等组成，该仪器可用来模拟冲击钻、回转钻、冲击回转钻、测定各类岩石的可钻性指标，还可用空白钻头测定岩石的研磨性。

中国专利文献CN102011582A公开了一种地层条件下岩石可钻性测试仪，包括夹持机构、压力平衡机构和动力机构，夹持机构设置在压力平衡机构下端，动力机构设置在压力平衡机构和夹持机构内。夹持机构由夹持器釜体、锥套、橡胶套、上柱塞和下柱塞组成；压力平衡机构由井筒压力釜体、钻压釜体和钻压活塞组成；动力机构由电机、减速器、犬齿冲击器和钻杆组成。它采用机电一体化的结构，能够模拟地层条件下的温度、围压、孔隙压力和井筒泥浆压力进行真实准确的岩石可钻性测试，对地层上覆围压、孔隙压力和泥浆井筒压力可以模拟到90MPa以上，对于钻井施工具有更为实际的指导意义。

上述的专利文献中所公开的测定仪能够测定岩石的可钻性，包括牙轮钻头可钻性和PDC钻头可钻性级值，但是不能反映出破岩过程中钻井参数的影响，实际上钻压和转速参数，对破岩效率的影响很大，通过测定钻压参数的敏感性、转速参数敏感性进行测定，对指导钻头选型、提高机械钻速、保证井下安全和生产管理等方面都有十分重要的意义，因此对于从事钻井工程的钻井公司、钻头制造厂、高等院校和科研单位都是不可或缺的测试装置。

实用新型内容

为了实现对地层岩石可钻性及钻井参数敏感性的测定，为钻头选型、钻井参数优化提供依据，本实用新型提供了一种测定岩石可钻性及钻井参数敏感性的试验仪。

所述技术方案如下：

一种测定岩石可钻性及钻井参数敏感性的试验仪，包括工作台、微钻头和驱动机构，所述微钻头设置于所述工作台的下方，所测岩石固定于所述工作台上并置于所述微钻头的正上方，所述驱动机构驱动所述微钻头的主轴旋转，其特征在于，所述试验仪还包括钻压加载机构和测量装置，所述钻压加载机构包括油泵、砝码式蓄能器和加载油缸，所述微钻头的主轴下端通过轴承与所述加载油缸的柱塞上端相接触，所述砝码式蓄能器分别与所述油泵、加载油缸通过油路连接，所述测量装置用于测量所述微钻头的钻深、钻速及钻时。

所述驱动机构包括驱动电机、涡轮蜗杆、主轴套筒和变频器，所述变频器与所述驱动电机连接用于调节所述驱动电机的转速，所述主轴套筒套置于所述微钻头的主轴外侧，二者通过轴承键实现同步旋转连接，所述驱动电机通过涡轮蜗杆驱动所述主轴套筒旋转。

所述测量装置包括位移传感器、转速器及秒表，分别用于检测微钻头的钻深、钻速和钻时。

优选，所述位移传感器为LVDT式位移传感器。

所述砝码式蓄能器包括重锤蓄能器和钻压砝码组成，所述重锤蓄能器分别与所述油泵、加载油缸通过油路连接，所述钻压砝码设置于所述重锤蓄能器的柱塞上端，用于调节所述微钻头的钻压。

优选，所述加载油缸的柱塞截面积与所述重锤蓄能器的柱塞截面积的比值为10∶1。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

通过对采自地层的岩石样品两端车平，夹持在台架上，更换微钻头，可以测定牙轮钻头和PDC钻头的可钻性；固定变频器的频率和钻压砝码，可以测定岩石的可钻性；固定变频器的频率，改变钻压砝码，可以测定钻井破岩的钻压参数敏感性；固定钻压砝码，改变变频器的频率，可以测定钻井破岩的转速敏感性。本实用新型在实现对岩石可钻性的测定功能的基础上，实现了对钻井参数敏感性的测定，反映了破岩过程中钻压参数和转速参数对钻时的影响，试验结果能够指导钻头选型优化、钻井参数优选，为钻井提速提供了室内试验依据。

附图说明