[发明专利]高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备

说明书

本发明属于岩石力学试验设备领域，具体涉及一种高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备，其中，本发明的试验设备包括用于容纳岩石样品的旋转式实验舱、电子加速器CT系统、钻井系统以及压裂系统。本发明的试验设备通过钻井系统以及压裂系统以实现对岩石样品进行钻井压裂模拟实验，同时结合电子加速器CT系统实时监测岩石样品的状态，从而可详细地获知钻井以及压裂过程中岩石状态。并且压裂模拟实验有效地利用了钻井模拟实验中伴随形成的钻孔从而实现了钻井、压裂的一体化，进一步地，通过加压装置和加热装置的设置进一步构建出钻井压裂过程中接近真实的地层温压条件，并且通过多段式结构的组合提高了设备整体与各类岩石样品的适应性。

技术领域

本发明属于岩石力学试验设备领域，具体提供一种高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备。

背景技术

超深层能源开发(深度大于10000m)是未来保障国家能源安全、优化能源结构和生态环境保护的必然选择，也是我国抢占未来能源科技革命高地的突破口。现阶段超深层能源开发面临地质条件复杂、赋存环境恶劣、油气开采工程风险极大的难题。

传统的钻井与压裂模拟通常是在三轴应力条件下采用物理模拟和数值模拟的实验方法，上述实验方法有不可弥补的缺陷，如无法获知钻井和压裂过程中岩石内部的破裂演进过程、钻具与岩石的相互作用过程，无法获知岩石破裂和流体运动的动力过程，不能揭示地层温压条件下岩石钻井多因素耦合机制以及储层压裂、微震、渗流机制等问题。传统实验方法和手段的局限性，成为研究探索“高温高压钻井动力学”与“超深层储层地质力学”的瓶颈。

相应地，本领域需要一种新的高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的至少一个上述问题，本发明提供了一种高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备，包括用于容纳岩石样品的旋转式实验舱、用于对所述岩石样品进行探测的电子加速器CT系统，其特征在于，所述试验设备还包括：钻井系统，其用于在所述岩石样品上形成钻孔以模拟钻井过程；以及压裂系统，其用于借助所述钻井系统形成的所述钻孔模拟压裂过程。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述钻井系统包括驱动系统以及钻杆，所述钻杆的一端与所述驱动系统连接，所述钻杆的另一端设置有钻头，所述驱动系统能够带动所述钻杆进而带动所述钻头在所述岩石样品上形成所述钻孔以模拟钻井过程。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述钻井系统还包括钻井控制器以及钻杆运动检测构件，所述钻杆运动检测构件用于检测所述钻杆的运动数据，所述钻井控制器用于根据所述运动数据控制所述驱动系统的运动来调整所述钻杆的运动参数。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述压裂系统包括压裂套管以及压裂泵站，所述压裂套管的一端与所述压裂泵站连接，所述压裂套管的另一端能够伸入所述钻孔中，所述压裂泵站通过所述压裂套管中向所述钻孔内输送压裂液以模拟压裂过程。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述旋转式实验舱包括舱体，所述舱体包括多个筒状结构的主体单元，相邻的所述主体单元彼此连接。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述主体单元的内部由外而内依次设置有用于对所述岩石样品施加围压的加压装置以及能够加热所述岩石样品的加热装置，且所述加热装置形成有容纳所述岩石样品的腔体。

在上述高能CT超深层钻井压裂一体化工程试验设备的优选技术方案中，所述旋转式实验舱还包括底座，所述底座由若干个底座单元彼此拼接形成。