[发明专利]一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油与天然气水平井钻井技术领域，具体是一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置。

背景技术

随着钻井区域的不断扩大，钻井难度的不断增加，水平井已成为高效开发油气的重要技术支撑，与直井相比，水平井开发具有以下5点明显的优势：1)在裂缝油气藏中钻水平井可以提高裂缝的钻遇率，从而获得高于直井数倍的产能；2)在有底水、气顶的油藏中钻水平井可降低水气的锥进速度，提高油气单井产量和油藏采收率；3)在天然气气藏中钻水平井，对低渗透气藏可增加泄气面积，从而减少生产井数，对高渗透气藏可以减少紊流影响，进一步提高气藏产能；4)钻水平井作为注入井，在注水、注气、混相驱和聚合物驱中可以提高驱油效率；5)在薄油藏、低压低渗透油藏中钻水平井，可增加井眼与油层的接触面积，明显提高油产量和采收率；因此水平井钻井技术已经成为当今重要的钻井技术。

当然，为了使水平井安全、优质、快速的钻井，在水平井钻井过程中需要使用许多最新研制的井下工具，如MDW(随钻测量工具)和LWD(随钻测井工具)等测量工具和PDW(螺杆钻具)、水力增压、脉冲射流等提速工具，然而，最新研制的井下工具工作的效果和可靠性会严重影响水平井的钻进效果和钻井质量，相反，钻井参数及钻井液也会影响井下工具工作的效果和可靠性。因此，为确保最新研制的井下工具在实际井下正常、高效的工作，需开展新研制的井下工具在不同钻进工况下工作的模拟试验，对井下新工具工作的效果和可靠性进行系统评价。

目前，国内还没有可以模拟井下工具在钻进工况下工作的试验装置，无法对新研制的井下工具的工作效果和可靠性进行系统评价，为此，本发明提出一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置，该装置可开展井下工具在不同钻进工况下工作的模拟试验，实现对井下工具工作效果和可靠性的系统评价。

发明内容

本发明的目的是，提出一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明提出的一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置，其特征在于，主要包括：顶驱电机、齿轮传动箱、泥浆入口、顶驱接头、泥浆出口、钻杆、移动夹持钳、套管、钻铤、加压夹持钳、井下工具、钻头、岩芯、岩芯槽、第一接头、第二接头、第三接头和底座。其中，顶驱电机用于给整个试验装置提供动力，带动钻杆、钻铤和钻头旋转；齿轮传动箱固定于底座上，用于传递顶驱电机的动力；泥浆入口用于向钻杆内注入泥浆，泥浆出口用于排出环空泥浆，顶驱接头用于连接钻杆和齿轮传动箱，第一接头用于连接钻杆和钻铤，第二接头用于连接钻铤和井下工具，第三接头用于连接井下工具和钻头；移动夹持钳可以在底座上左右滑动，用于固定整个套管；加压夹持钳固定于底座上，用于给钻头施加钻压和固定套管，在试验装置开始工作时，通过加压夹持钳给套管施加向左的压力，根据作用力与反作用力原理，套管内的钻杆将给钻头施加向右的压力即钻压。

本发明的优点是：

(1)可开展井下工具在不同钻进工况下工作的模拟试验，实现对井下工具(尤其最新研制的井下工具)工作效果和可靠性的系统评价，为水平井钻井技术的研究和发展提供了较为完备中间试验条件；

(2)装置结构简单，操作方便，成本低廉，并能真实模拟水平井的钻井过程。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。

参看图1，本发明提出的一种评价水平井井下工具可靠性的试验装置，其特征在于，主要包括：顶驱电机1、齿轮传动箱2、泥浆入口3、顶驱接头4、泥浆出口5、钻杆6、移动夹持钳7、套管8、钻铤9、加压夹持钳10、井下工具11、钻头12、岩芯13、岩芯槽14、第一接头15、第二接头16、第三接头17和底座18。其中，顶驱电机1用于给整个试验装置提供动力，带动钻杆6、钻铤9和钻头12旋转；齿轮传动箱2固定于底座18上，用于传递顶驱电机1的动力；泥浆入口3用于向钻杆6内注入泥浆，泥浆出口5用于排出环空泥浆，顶驱接头4用于连接钻杆6和齿轮传动箱2，第一接头15用于连接钻杆6和钻铤9，第二接头16用于连接钻铤9和井下工具11，第三接头17用于连接井下工具11和钻头12；移动夹持钳7可以在底座18上左右滑动，用于固定整个套管8；加压夹持钳10固定于底座18上，用于给钻头12施加钻压和固定套管8，在试验装置开始工作时，通过加压夹持钳10给套管8施加向左的压力，根据作用力与反作用力原理，套管8内的钻杆6将给钻头12施加向右的压力即钻压。

如图1所示，本发明在使用时，首先，从左到右，依次用顶驱接头4将钻杆6与顶驱电机1相联，用第三接头17将钻杆6与钻铤9相联，用第二接头16将钻铤9与待评价的井下工具11相联，用第一接头15将井下工具11与钻头12相联；然后，利用加压夹持钳10给钻头12施加一定的钻压，并从泥浆入口5泵入一定排量的泥浆；最后，启动顶驱电机1，旋转的钻头12对岩芯槽14内的岩芯13进行破碎，开始对井下工具11工作的效果和可靠性进行评价。此外，在试验装置模拟钻井过程中，根据不同的实际钻井工况，可改变泥浆排量、顶驱电机1的转速和施加于钻头12上的钻压，从而评价井下工具11在不同钻井工况下的工作效果及可靠性。