[实用新型]一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置

权利要求书

1.一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，该装置主要包括岩屑供给及回收系统、钻井液循环系统、气体循环系统、钻杆旋转及偏心系统、数据测量及处理系统、温度压力模拟系统；其特征在于：所述岩屑供给及回收系统由岩屑进料器(11)、过滤器a(29)、阀门j(31)、过滤器b(33)组成；所述钻井液系统由变频器a(1)、循环泵(2)、储液池(30)和阀门a(3)、阀门c(5)、阀门f(10)、阀门g(22)组成；所述气体循环系统由阀门b(4)、阀门d(7)、阀门e(9)、空压机组(35)及膜制氮机组(34)组成；所述钻杆旋转及偏心系统由透明井筒(12)、偏心调节装置(15)、岩屑床清除工具安装段(14)、钻杆(21)和旋转电机(20)连接组成；所述数据测量及处理系统主要由气体流量计(8)、液体流量计(6)、超声波探头(13)、计算机(23)、高速摄像机(17)组成；所述温度压力系统由压力传感器a(24)、压力传感器b(32)、稳压器(26)、氮气瓶(28)、阀门h(25)、阀门i(27)、透明加热膜(18)及温度传感器(16)组成，具体描述如下：

所述的岩屑进料器(11)由加砂罐(11-1)、加砂绞龙(11-2)、步进电机(11-3)组成，通过调整步进电机转速调节岩屑注入速度；

所述的岩屑通过岩屑进料器(11)进入透明井筒(12)，岩屑经钻井液或气体携带形成液固两相流或气固两相流，循环介质为钻井液时，流体经过单个或多个岩屑床清除工具后经过阀门g(22)进入过滤器a(29)过滤后，液相流回储液池(30)，岩屑通过储液池(30)内过滤器a(29)处进行回收；流体介质为气体时，气相经过阀门j(31)进入过滤器b(33)过滤，过滤后气体注回膜制氮机组(34)；

所述透明井筒(12)外部涂有透明加热膜(18)，设置温度传感器(16)测量系统温度，根据需要将系统温度调整至预设值，以模拟地层高温环境；稳压器(26)连接氮气瓶(28)及阀门，利用氮气瓶(28)的内压将氮气注入稳压器(26)，以模拟常规钻井液钻井过程井筒环境的系统压力；当进行气体钻井岩屑床清除模拟实验时，通过空压机组(35)将实验系统压力设定为预设值；温度压力数据通过无线信号传入计算机(23)进行数据处理及存储；

所述透明井筒(12)外部还均匀设置有多个超声波探头(13)用于检测实验过程中生成岩屑床的厚度；

所述偏心调节装置(15)由偏心法兰和扶正器组成，通过控制偏心调节装置(15)来实现钻杆(21)的偏心调节。

2.根据权利要求1中所述的一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，其特征在于：所述空压机组(35)用于压缩空气或氮气进入透明井筒(12)，实现气体钻井岩屑床清除模拟实验，所述循环泵(2)和空压机组(35)用于泵送钻井液进入透明井筒(12)，实现常规钻井液钻井岩屑床清除模拟实验。

3.根据权利要求1中所述的一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，其特征在于：所述岩屑床清除工具安装段(14)位于相邻2根钻杆(21)之间，与钻杆进行螺纹连接，实验时将钻杆(21)上的岩屑床清除工具安装段(14)拆卸，进而安装上岩屑床清除工具。

4.根据权利要求1中所述的一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，其特征在于：所述钻杆上设置多个岩屑床清除工具安装段，在钻杆上安装单个或多个岩屑床清除工具，便于综合评价不同岩屑床清除工具单独使用及组合使用的清岩能力。

5.根据权利要求1中所述的一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，其特征在于：所述透明井筒(12)为玻璃钢复合材料，钻杆(21)及岩屑床清除工具安装段(14)材料为不锈钢，实验流体为钻井液或氮气。

6.根据权利要求1中所述的一种长水平段岩屑床清除评价可视化实验装置，其特征在于：所述高速摄像机用于拍摄和记录的岩屑形态、轨迹、宽度和长度以及岩屑完全清除的时间，并将其传输至计算机终端。