[发明专利]一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，包括混合有岩屑的配液池、垂直放置的模拟井筒，其特征是：所述的双壁钻杆系统包括设在模拟井筒内的外钻杆、设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆下端的钻头，连接配液池与模拟井筒之间的管路上设有轴流泵，模拟井筒上端管路连接有向外钻杆内打入压缩气体的压缩机，连接内钻杆与配液池之间的管路上设有固液分离器及对分离出的岩屑进行烘干称重的烘干称重器，模拟井筒外侧设有记录岩屑运移和沉降过程的高速摄像机，外钻杆下半部间隔设有测量携屑液体在流动过程中流速变化的测速仪传感器。

2.如权利要求1所述的直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，其特征是：所述的外钻杆下端设有转换接头，转换接头与钻头之间连接有井下随钻仪，所述的模拟井筒上端安装有防喷阀，防喷阀通过防喷器与压缩机管路连接。

3.如权利要求1所述的水平井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，其特征是：所述的轴流泵与模拟井筒之间的管路上和模拟井筒上端回液管路上分别设有测量携屑液体在流动过程中压力变化的压力表。

4.如权利要求1所述的直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，其特征是：所述的配液池管路连接有向配液池内添加岩屑的储屑罐，配液池内安装有搅拌器。

5.如权利要求1所述的直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，其特征是：所述的高速摄影机通过数据线连接有进行数据处理和保存的计算机。

6.如权利要求1所述的直井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，其特征是：所述的内钻杆、外钻杆及模拟井筒均采用透明PC管材料制作。

7.一种采用如权利要求1所述的测定装置进行直井双壁钻杆系统携岩能力测定的方法，其特征是：包含以下步骤：

a、实验准备阶段：

连接好各管线接头，在模拟井筒内安装好内钻杆和外钻杆，在配液池中先加入一定量的水，检查各管道的对接吻合，然后通过轴流泵将配液池中的液体从模拟井筒下端输入双壁钻杆系统；启动压缩机，从外钻杆顶部将气体打入外钻杆内，保证实验系统内双壁钻杆系统中的流体流动，稳定排量；双壁钻杆开始气体反循环工作后，启动高速摄像机对准待观察的模拟井筒管段，并进行测速仪传感器读数校正，确定仪表可正常工作；

b、实验进行阶段：

称取岩屑质量，记为m₁，将岩屑投入配液池与水进行搅拌，得到实验所需的含岩屑液；然后启动轴流泵与压缩机，使气体在双壁钻杆系统中实现反循环，循环后的气体携带含岩屑液体从内钻杆运移到固液分离器进行液体与岩屑的分离，对分离出的岩屑进行烘干并称取其重量，记作m₂，将η记作携岩能力，则

在不同排量、岩屑粒径、携岩液注入速度的参数条件下重复以上各步骤；

对于所模拟的气体反循环的流动过程，通过高速摄像机拍摄携岩液的流动情况并将拍摄到的图像数据进行存储；

c、实验结束阶段：

先关闭轴流泵，打开实验管道上的泄压阀泄压，再关闭压缩机，停止气体循环，将模拟井筒、配液池、内钻杆、外钻杆以及固液分离器内的污水放空，测定实验结束。