[发明专利]一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置，其特征在于，包括旋转驱动机构（1），模拟井筒（9），高压泵A（18），岩屑送料罐（19），钻井液搅拌槽（20），计算显示单元（27）；

所述模拟井筒（9）包括垂直段、造斜段和水平段，所述垂直段竖直设置，所述水平段水平设置，垂直段与水平段经所述造斜段连接；

所述垂直段顶部设置有出液装置（4），所述出液装置（4）与模拟井筒（9）内部连通，垂直段上方设置有旋转驱动机构（1），所述旋转驱动机构（1）下方连接有钻杆（3），所述钻杆（3）穿过出液装置（4）设置在模拟井筒（9）中，钻杆（3）在垂直段中的部分与钻杆（3）在水平段中的部分经设置在造斜段中的伞型齿轮（7）连接，模拟井筒（9）外部的钻杆（3）上设有扭矩传感器（2）；

所述造斜段由耐高温高压橡胶管（6）组成，所述耐高温高压橡胶管（6）通过密封橡胶环（5）分别与垂直段和水平段密封连接；

所述水平段的井筒外壁上设置有可移动式超声波探头（24），水平段远离垂直段的一端分别设置有转动轴（10）和进液装置（8）；

所述模拟井筒（9）上方设置有活动吊轨，活动吊轨上竖直吊设有液压缸（14），所述液压缸（14）的柱塞与所述转动轴（10）铰接，液压缸（14）与外部液压泵管路连接；

所述进液装置（8）连通模拟井筒（9）内部，并通过进液管线（15）与所述钻井液搅拌槽（20）相连，所述岩屑送料罐（19）与所述高压泵A（18）依次设置在由钻井液搅拌槽（20）至进液装置（8）的进液管线（15）上；

所述钻井液搅拌槽（20）经回液管线（23）与出液装置（4）连通，所述回液管线（23）上分别设置有输送泵A（22）和降温降压装置（26），

所述计算显示单元（27）设置在模拟井筒（9）外部，并与所述扭矩传感器（2）和所述可移动式超声波探头（24）分别电连接。

2.根据权利要求1所述的一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置，其特征在于：所述模拟井筒（9）垂直段和水平段由耐温耐压透明材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置，其特征在于：所述降温降压装置（26）包括截止阀（2601），节流阀（2602），电动减压阀（2603），止回阀（2604），降温罐（2605），降温管（2606），安全阀（2607），压力表（2608），温度计（2609），压差变送器B（2610），降温液体冷却罐（2611），高压泵B（2612），输送泵B（2613），控制器（2614），所述截止阀（2601）、节流阀（2602）、电动减压阀（2603）、止回阀（2604）、降温罐（2605）、安全阀（2607）、压力表（2608）、温度计（2609）分别设置在回液管线（23）上，所述降温罐（2605）内部设置有连接在回液管线（23）上的降温管（2606），所述高压泵B（2612）、降温液体冷却罐（2611）、输送泵B（2613）分别设置在冷却循环管线上，所述冷却循环管线与降温罐（2605）内部容纳降温管（2606）的腔体连通，所述压差变送器B（2610）的测量点分别设置在截止阀（2601）之前和温度计（2609）之后的回液管线（23）上，所述控制器（2614）分别与电动减压阀（2603）和压差变送器B（2610）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置，其特征在于：所述模拟井筒（9）的水平段远离垂直段的一端设置有加热机构，所述加热机构包括电加热套（11），温度传感器（12），控温仪（13），所述电加热套（11）紧贴水平段外壁，电加热套（11）分别与所述温度传感器（12）和所述控温仪（13）电连接，温度传感器（12）和温控仪（13）分别与计算显示单元（27）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置，其特征在于：回液管线（23）与进液管线（15）上分别设置有流量计（17）；进液管线（15）上还设置有压力传感器（16）；所述流量计（17）和所述压力传感器（16）分别与计算显示单元（27）电连接。