[实用新型]煤层气直井钻进煤粉产出测试装置的钻井模拟系统

说明书

技术领域

本实用新型属于煤层气井产出测试技术领域，尤其涉及一种煤层气直井钻进煤粉产出测试装置的钻井模拟系统。

背景技术

煤层气作为一种新型清洁能源，受到了人们广泛的关注，国内纷纷投入煤层气资源勘探开发中。煤层气主要赋存在煤层中，为了开发埋藏在地下的煤层气，地面钻井是其主要的开发方式。我国煤层在形成后，大多遭受了多期构造运动作用，煤层松软，钻井过程中易产生煤粉，这些产出的煤粉可能堵塞煤储层裂隙通道，使煤储层的导流能力显著降低，进而影响了煤层气井的产气量。

煤储层主要属性参数（主要包括煤层厚度、岩石力学性质、煤层段力学性质差异组合等）、钻井参数（主要包括钻井液密度、钻压、转速、钻头直径等）等差异，造成钻井过程中煤粉产出量及粒径的不同，进而造成对储层导流能力伤害的差异。为了研究煤层气直井钻进过程这些参数对煤粉产出量的影响，一些研究者进行了理论推导及简单的模拟试验，由于测试装置简单，导致测试时无法进行钻进过程中煤粉的提取，无法较准确的测试煤层受力情况，更不能有效分离煤粉、岩屑与泥浆，更无法测试煤粉产出量和煤粉粒度分布特征，导致研究成果在指导现场施工时存在较大偏差。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种煤层气直井钻进煤粉产出测试装置的钻井模拟系统,该测试系统能对不同储层属性参数、不同钻井参数下煤粉产出量及粒径的分布进行较准确测试，为优化钻井工艺参数，减少钻井过程中煤粉产出和井径扩大率提供理论依据。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：煤层气直井钻进煤粉产出测试装置的钻井模拟系统，包括框架58和上下两端均敞口的圆筒体54，框架58内底部设有底座56，圆筒体54下端通过卡箍55与底座56可拆卸密封连接，圆筒体54上端设有圆环顶盖57，圆筒体54内设有将圆筒体54内部分隔为导向腔59和试验腔60的圆环隔板61，圆筒体54、圆环顶盖57和圆环隔板61的中心线重合，圆环顶盖57和圆环隔板61的内孔滑动密封连接有轴向压轴62，框架58上部设有缸体63，轴向压轴62上部外侧设有与缸体63内壁滑动密封配合的活塞柱64；框架58顶部上下滑动设有活动架65，活动架上设有驱动电机66，轴向压轴62内沿中心线方向设有导向孔72，导向孔72内同轴向设有钻杆67，钻杆67外径小于导向孔72内径，轴向压轴62顶部设有与钻杆67外壁滑动密封配合的环形堵盖68，钻杆67上端向上穿过环形堵盖68与驱动电机66传动连接，钻杆67下端设有模拟钻头69，底座56上设有位于试验腔60内的样品煤块70，样品煤块70侧部设有用于监测样品煤块70变形量的引伸计71，轴向压轴62外侧设有位于导向腔59内并与导向腔59内壁滑动配合的导向板73；钻杆67中心沿轴向方向设有上下通透的钻井液注入孔76；

缸体63连接有轴向模拟注压管74，圆筒体54的试验腔60连接有圆周向模拟注压管75。

采用上述技术方案，煤层气直井钻进煤粉产出测试装置还包括地层压力模拟系统1、钻井液循环系统3和煤粉产出测控系统4；

地层压力模拟系统1包括伺服液压油源5、轴压模拟装置和围压模拟装置；

轴压模拟装置包括轴压伺服油箱6、轴压增压器7、轴压伺服控制器8、轴压充液控制阀9和轴压充液油箱10；轴压伺服油箱6通过轴压主油管11与伺服液压油源5连接，轴压伺服油箱6通过第一轴压增压油管12与轴压增压器7连接，轴压增压器7通过第二轴压增压油管13与轴压充液控制阀9连接，轴压充液控制阀9通过第三轴压增压油管14与轴压充液油箱10连接；第一轴压增压油管12上沿轴压伺服油箱6到轴压增压器7方向依次设有第一轴压过滤器15、轴压油泵电机组16、第二轴压过滤器17、轴压蓄能器18和轴压伺服阀19，第一轴压增压油管12上在轴压油泵电机组16和第二轴压过滤器17之间连接有轴压溢流管20，轴压溢流管20的一端伸入到轴压伺服油箱6内，轴压溢流管20沿油液流向依次设有轴压压力表21、轴压溢流阀22和轴压冷却器23；第三轴压增压油管14上沿轴压充液油箱10到轴压增压器7方向依次设有轴压充液过滤器24和轴压充液油泵电机组25，第三轴压增压油管14上在轴压充液油泵电机组25和轴压充液控制阀9之间连接有轴压充液溢流管26，轴压充液溢流管26上沿油液流向依次设有轴压充液压力表27、轴压充液溢流阀28和轴压充液冷却器29；