[实用新型]一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油与天然气气体钻井技术领域，更具体地涉及一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置。

背景技术

气体钻井钻水平段过程中，被空气锤破碎的大大小小的岩屑在高速气流的冲击作用下迅速离开井底，沿着环空向前运动。但是从井口流出的岩屑的粒径比井底的岩屑的粒径小的多，井口的岩屑有的近乎呈粉尘状态。这就说明，井底破碎的岩屑在从井底到井口的环空段运移的过程中，发生了重复破碎。水平段气动阻力不能抵消部分重力，因此岩屑的重复破碎主要发生在水平段。另外，水平段发生的岩屑重复破碎过程，在地面根本就无法观测。因此，若能发明一种简单、有效模拟水平段气体钻井岩屑重复破碎的装置，就能够对水平段岩屑的重复破碎过程进行观察，并进行相关参数的测量，有助于对水平段岩屑重复破碎过程开展进一步的研究。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置，包括电动机、传动轴、变速箱、偏心法兰、螺母、螺杆、压力表、进料口、透明罩、钻杆、高速摄像机、轴承、法兰盖、出气管、千斤顶、水泥台、分离器、进气管、气体流量计、空压机。电动机和变速箱之间通过传动轴连接，钻杆一端穿过偏心法兰内的的轴承与变速箱连接，一端穿过法兰盖内的轴承，深入到法兰盖内部的孔洞，偏心法兰和法兰盖通过螺杆和螺母分别与透明罩和水泥台相连接。透明罩和水泥台之间也通过螺杆和螺母连接。在透明罩上部安装有高速摄像机，在其两侧安装有压力计，在其左侧安装有进料口。水泥台下部放有四个千斤顶，千斤顶顶部深入到水泥 台内部孔槽，在玻璃罩下部的水泥台两侧安装有进气管和出气管。进气管中间部位安装有气体流量计，进气管末端与空压机相连，出气管末端与分离器相连接，分离器用于分离岩屑和气体。调节水泥台的倾斜度以及钻杆的偏心度，然后，开启电动机，通过传动轴将动力传递给变速箱，变速箱调节转速到适当值后带动钻杆转动。同时，开启空压机，通过气体流量计示数调节空气注入速度。待钻杆转速和空气注入量稳定后，从进料口加入岩屑颗粒，开启高速摄像机，岩屑在高速气流的带动下，沿着环空向前运移，最后沿着出气管进入到分离器。这就实现了对水平段岩屑重复破碎过程的模拟。

本实用新型的优点：操作简单，实用性强，对水平段岩屑的重复破碎过程模拟效果较好。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置的结构示意图。

图2是图1中A-A剖面的结构示意图。

图中：1.电动机，2.传动轴，3.变速箱，4.偏心法兰，5.螺母，6.螺杆，7.压力计，8.进料口，9.透明罩，10.钻杆，11.高速摄像机，12.轴承，13.法兰盖，14.出气管，15.千斤顶，16.水泥台，17.分离器，18.进气管，19.气体流量计，20.空压机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型一种模拟气体钻井水平段岩屑重复破碎的装置，主要由电动机1、传动轴2、变速箱3、偏心法兰4、螺母5、螺杆6、压力计7、进料口8、透明罩9、钻杆10、高速摄像机11、轴承12、法兰盖13、出气管14、千斤顶15、水泥台16、分离器17、进气管18、气体流量计19、空压机20组成。电动机1提供动力，传动轴2传递动力，变速箱3用于调节钻杆10的转速。偏心法兰4和法兰盖13用于调节钻杆10的偏心度，轴承12用于减少钻杆10转动过程中的摩擦阻力，螺母5和螺杆6用于固定偏心法兰4、法兰盖13，透明罩9由透明PVC管制成，透明罩9和水泥台16之间也通过螺母5和螺杆6连接。压 力计7用于显示透明罩9两侧的压力值，进料口8用于向环空中加入岩屑，高速摄像机11用于记录岩屑重复破碎的实验现象。出气管14和进气管18采用耐压软管制成，出气管14连接环空和分离器17，进气管18用于连接环空和空压机20，气体流量计19用于显示空气注入速度。千斤顶15用于调节水泥台16的倾斜度。水泥台16用于承载部分装置。利用偏心法兰4和法兰盖13调整实验所需的钻杆偏心度，利用千斤顶15调整实验所需的倾斜角。开启空压机20和电动机1，调整空气注入量和钻杆10转速，待各项参数稳定后，从进料口8加入岩屑，岩屑在高速气流的带动下，沿着环空向前运移，岩屑与岩屑之间，岩屑与钻杆10之间，岩屑与玻璃罩9和水泥台16发生碰撞破碎，高速摄像机11则将这些碰撞破碎过程进行记录，压力计7则显示该过程压力的变化值，最后岩屑沿着出气管14进入到分离器17。这就达到了对岩屑在水平段重复破碎过程的模拟。该装置结构简单，实用性强，对水平段岩屑重复破碎模拟效果较为准确，对研究气体钻井水平段岩屑重复破碎的研究具有很重要的意义。