[发明专利]近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置及方法。包括模拟地质体、钻进驱动系统、泥浆泵、固控系统、管汇系统和监测控制系统六部分。通过水平放置的混凝土圆柱模拟实钻地质体，沿混凝土圆柱轴线方向铺设轨道，采用链条驱动安装在轨道上的动力头滑动模拟钻机，并通过固控系统、泥浆泵，管汇系统实现钻孔冲洗液循环，通过监测控制系统控制试验台各部分，并监测钻进过程中的各项参数。该试验台可为定向钻进工艺开发，仪器测试，近水平定向钻进基础研究提供场地和平台。

技术领域

本发明涉及一种实钻模拟与参数测试装置，属于定向钻探领域，具体涉及一种近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置及方法。

背景技术

煤矿井下定向钻进技术可以实现钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在预定层位中的有效延伸，增长钻孔有效抽采距离。此外，定向钻进技术可进行多分支孔施工，施工的钻孔能均匀覆盖整个工作面，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，能显著提高煤层瓦斯治理效果，现已成为我国煤矿区瓦斯高效抽采的主要技术途径。

随着煤矿井下定向钻进施工面临的工况日趋复杂，以及煤矿生产对钻进施工能力的要求越来越高，必须不断升级定向钻进设备和工艺，才能满足煤矿生产的需求。现阶段煤矿定向钻探新工艺、新仪器开发都是在现场试验的基础上完成，现场试验虽然能最大限度的检验工艺和仪器的适用性，但也存在很多问题。

针对工艺和仪器开发的现场试验往往对试验场地要求较高，需要有一定的针对性，找到合适的试验场地比较困难。其次，现场试验一般采用实际生产设备，在天然地质体中施工，天然地质体条件千差万别，试验前不能完全掌握准确的地质条件，也没有条件安装监测仪器，不能采集试验期间的相关参数，试验效果的评估及分析缺乏依据，对试验现象的分析不能锁定影响因素，实验重复性差。此外，现场试验往往贯穿于煤矿实际生产或工程项目中，受煤矿生产进度制约，没有充分的试验时间，煤矿井下的空间狭小，以及对仪器设备的防爆要求，也限制了部分设备，工具，监测仪器的使用。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种系统及方法。该系统及方法采用XX，提高了XX处理精度。

本发明所要解决的技术问题在于针对现场试验条件对近水平定向钻进新工艺、新仪器开发的制约，提供了一种近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置及方法。该试验台可为定向钻进工艺开发，仪器测试，定向钻进基础研究提供场地和平台，大幅度改善试验条件，摆脱煤矿实际生产对现场试验的制约，提高钻进参数监测水平。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置，包括：

模拟地质体，包括若干节混凝土圆柱体；

钻进驱动系统，包括轨道、驱动电机以及布置在导轨上的动力头，所述动力头在安装钻具后，所述钻具轴线和模拟地质体轴线重合；

泥浆泵，用于为钻进驱动系统提供钻进所需的高压钻孔冲洗液，且压力在一定范围内连续可调；

管汇系统，包括若干个用于模拟长钻孔实钻过程中钻井液在钻具中沿程压力损失的盘绕的长钢管组成，所述长钢管连接各系统用于输送钻孔冲洗液的管道以实现钻孔冲洗液循环流动。

优选的，上述的一种近水平定向钻进实钻模拟与钻进参数测试装置，还包括：

固控系统，包括振动筛和离心机，可分离处理钻孔冲洗液中岩屑和/或泥砂颗粒并净化冲洗液从而实现钻孔冲洗液循环利用；