[发明专利]一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备

说明书

本发明公开了一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备，属于模拟石油钻井实验领域，包括钻井液装置，其特征在于：还包括岩屑送料装置、模拟井筒装置、钻杆旋转偏心装置、岩屑分离器和计算机，模拟井筒装置包括模拟井筒和固定座，钻杆旋转偏心装置包括偏心器、钻杆连接段、钻杆、扭矩传感器、电机和第二变频器，第一变频器、第二变频器、液体流量计、扭矩传感器分别与计算机连接，模拟井筒包括上半部筒体和下半部筒体，上半部筒体为透明外筒，下半部筒体为粗糙的模拟井壁，模拟井壁外设置有金属外筒。本发明模拟设备结构更加简单，制造成本更低，能够更加真实的模拟岩屑在水平井大位移水平环空段的运移情况，满足多种工况下实验的要求。

技术领域

本发明涉及到模拟石油钻井实验技术领域，尤其涉及一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备。

背景技术

伴随着石油钻采条件日益苛刻与钻采工艺不断发展，为实现老油田和特殊油藏高效开发，提高单井产能，水平井钻井现已成为现代油气勘探开发的重要手段。然而由于水平井的水平段特点天然存在岩屑运移困难的问题，在大位移水平环空段，钻柱由于自身重力原因靠近下井壁而形成偏心环空，岩屑极易在钻杆接头处以及环空下部堆积成床，致使水平井钻进时卡钻、钻具高摩阻、高扭矩的复杂问题频发。

公开号为CN 103485738A，公开日为2014年01月01日的中国专利文献公开了一种水平井岩屑运移模拟实验装置，包括钻井液系统、岩屑运移系统、岩屑供给系统、动力系统、数据处理系统和岩屑回收系统六部分，其特征在于：所述钻井液系统由储液池、出口截止阀、电机、离心泵、压力表、流量计、蝶阀和钢丝管依次连接组成，所述岩屑运移系统由转换接头、密封轴承、玻璃管、通孔法兰盘、轴承、PVC管、PVC管接头、携岩工具、偏心三角盘、盲板和支撑架构成，所述岩屑供给系统由螺旋送料器和加岩屑装置组成，所述动力系统由调速电机、变速齿轮和固定架组成，所述数据处理系统由高速摄像机、三脚架和计算机组成，所述岩屑回收系统由回收管、过滤器、岩屑回收池和截止阀依次连接组成，回收管与玻璃管出口端连接。

该专利文献公开的水平井岩屑运移模拟实验装置，结构相对复杂，钻杆用PVC管代替，且未考虑实际环空井壁的粗糙度，不能更真实的模拟实际工况。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备，本发明整个模拟设备结构更加简单，制造成本更低，能够更加真实的模拟岩屑在水平井大位移水平环空段的运移情况，满足多种工况下实验的要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可视化水平环空岩屑运移模拟设备，包括钻井液装置，其特征在于：还包括岩屑送料装置、模拟井筒装置、钻杆旋转偏心装置、岩屑分离器和计算机，所述钻井液装置包括第一变频器、钻井液泵、储液罐和液体流量计，所述第一变频器与钻井液泵连接，钻井液泵分别与储液罐和液体流量计连接；所述岩屑送料装置包括岩屑罐和安装在岩屑罐上的进料控制阀；所述模拟井筒装置包括模拟井筒和固定座，模拟井筒固定在固定座上；所述钻杆旋转偏心装置包括偏心器、钻杆连接段、钻杆、扭矩传感器、电机和第二变频器，钻杆连接段的一端与偏心器连接，钻杆连接段的另一端与钻杆连接，钻杆与扭矩传感器连接，扭矩传感器与电机连接，电机与第二变频器连接；所述偏心器、钻杆连接段和钻杆设置在模拟井筒内部，所述液体流量计和岩屑罐均与模拟井筒的前端连接，所述储液罐通过管线与岩屑分离器连接，岩屑分离器与模拟井筒的后端连接；所述第一变频器、第二变频器、液体流量计、扭矩传感器分别与计算机连接。

所述模拟井筒包括连接在一起的上半部筒体和下半部筒体，上半部筒体为透明外筒，下半部筒体为粗糙的模拟井壁，模拟井壁外设置有金属外筒，金属外筒固定在固定座上。

所述固定座为两个，固定座上开有用于放置金属外筒的弧形凹槽。

所述钻杆连接段为两个，两个钻杆连接段的直径大小相同。

所述模拟井壁为水泥浇筑井壁。