[发明专利]一种用于模拟起钻灌浆的实验装置

权利要求书

1.一种用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述装置包括起钻模拟系统和灌浆模拟系统，其中，

起钻模拟系统能够模拟起钻作业并包括：模拟井筒、液位监测单元、模拟钻柱和钻具升降单元，其中，

模拟井筒能够模拟钻井井眼，并能够盛装用于模拟实验的液体；

液位监测单元能够监测模拟井筒中液位的高度；

模拟钻柱能够放入到模拟井筒中，模拟钻柱包括若干个模拟钻具；

钻具升降单元能够使模拟钻柱在模拟井筒中上下移动；

灌浆模拟系统能够模拟灌浆，并包括：测速单元、控制单元、钻井液储备单元和灌浆单元，其中，

测速单元能够测试模拟钻柱在模拟井筒中的移动速度；

控制单元预设有数据库并能够记录模拟钻柱移动的时间，数据库内存储有模拟井筒的尺寸信息、以及实验前模拟井筒内模拟钻具的情况，控制单元还能够确定实验时应向模拟井筒中灌入的液体排量信息；

钻井液储备单元能够存储用于实验的液体；

实验时，灌浆单元能够根据控制单元确定液体的排量信息将钻井液储备单元中的液体输送至模拟井筒。

2.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，在所述模拟钻柱移动一定的高度后，所述控制单元还能够确定出井模拟钻具的体积的步骤，该步骤包括：

根据所述模拟钻柱的移动速度和移动时间，确定模拟钻柱已上提的长度；

根据实验前模拟井筒内钻柱的情况和模拟钻柱已上提的长度，确定出井模拟钻具情况；

根据出井模拟钻具情况，确定出井模拟钻具的体积。

3.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，在所述模拟钻柱移动一定的高度后，所述控制单元还能够确定模拟井筒内剩余液体的体积。

4.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述控制单元能够向所述灌浆单元发出排量信号；

所述灌浆单元包括伺服器、灌浆管线、灌浆泵、节流阀和节流阀控制器，其中，

伺服器与所述控制单元相连接，并能够接收所述排量信号，输出第一控制信号；

灌浆管线的一端与灌浆泵连接，另一端与模拟井筒连接；

灌浆泵还与钻井液储备单元连接；

节流阀设置在灌浆管线上，并与节流阀控制器连接；

节流阀控制器还与伺服器连接以接收第一控制信号，节流阀控制器在接收第一控制信号之后，能够调节节流阀的开度。

5.根据权利要求4所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述伺服器在接收所述排量信号后，还能够输出第二控制信号；

所述灌浆单元还包括分别与所述伺服器和灌浆泵连接的灌浆泵控制器，灌浆泵控制器能够接收第二控制信号，在接收第二控制信号之后能够控制灌浆泵本体启动或停止。

6.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述确定液体排量信息的步骤包括：根据式1来确定，

式1为：

其中Q₁为液体排量，D₁为模拟井筒中位于液面位置的钻具的外径，d₁为位于模拟井筒中液面位置的钻具的内径，V为钻柱上提的速度，σ为修正系数。

7.根据权利要求2所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述若干个模拟钻具包括：钻头、螺杆、钻铤、钻杆和加重钻杆中至少一种，所述模拟钻具的情况包括：模拟钻具的外径、内径和长度。

8.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述模拟井筒的材质为透明材料。

9.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述模拟井筒的内径可变。

10.根据权利要求1所述的用于模拟起钻灌浆的实验装置，其特征在于，所述测速单元包括雷达电磁波测速仪。