高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，是由高溫流體倉、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)、沖洗液循環(huán)系統(tǒng)和鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)組成，高溫流體倉和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)分別固定設(shè)置在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)，鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)通過線纜分別與高溫流體倉、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)相連接；本發(fā)明公開的高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬高溫地層條件進(jìn)行鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)，開展小尺寸鉆頭鉆進(jìn)巖石實(shí)驗(yàn)，通過對巖石破碎效果、效率、鉆進(jìn)參數(shù)等的數(shù)據(jù)采集，研究高溫地層鉆進(jìn)巖石破碎的機(jī)理變化以及鉆頭磨損特征，總結(jié)鉆進(jìn)規(guī)律，用于指導(dǎo)超深井和干熱巖地層的鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和鉆進(jìn)參數(shù)選擇，提高取心效率和降低成本提供依據(jù)。
【專利說明】
高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地球淺層常規(guī)能源和資源消耗殆盡，勘探開發(fā)工作不斷向深部和復(fù)雜地層發(fā)展，深部地質(zhì)勘探也是人類科學(xué)探索的需要。研究顯示，深度每增加1000m，地層的溫度平均上升30°C，超萬米鉆井井底地層溫度將超過30(TC ;干熱巖開發(fā)是目前國際新能源開發(fā)的一大熱點(diǎn)，擁有廣闊的應(yīng)用前景，巖層溫度一般超過200°C，溫度越高開發(fā)價值越大。然而，巖石力學(xué)研究表明，隨著溫度的上升，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生顯著的變化，此外，鉆頭材料一般為金屬材料，高溫下性能也會發(fā)生變化。因此，需要對高溫條件下的鉆進(jìn)過程中的巖石破碎過程和鉆頭材料磨損的機(jī)理規(guī)律進(jìn)行探究，以滿足超深鉆井和干熱巖地層鉆井的需要。目前的巖石鉆進(jìn)試驗(yàn)臺大多是針對常溫條件設(shè)計的，少量存在的高溫高壓鉆井模擬裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，多數(shù)是針對井下動力鉆具試驗(yàn)而設(shè)計的，且地層受壓情況復(fù)雜現(xiàn)有設(shè)備僅能對壓力進(jìn)行簡單的模擬與實(shí)際情況差距較大，缺少專門用于高溫鉆進(jìn)試驗(yàn)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決上述現(xiàn)有巖石鉆進(jìn)試驗(yàn)臺大多是針對常溫條件設(shè)計的，少量存在的高溫高壓鉆井模擬裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，多數(shù)是針對井下動力鉆具試驗(yàn)而設(shè)計的，且地層受壓情況復(fù)雜現(xiàn)有設(shè)備僅能對壓力進(jìn)行簡單的模擬與實(shí)際情況差距較大，缺少專門用于高溫鉆進(jìn)試驗(yàn)的裝置等問題，而提供一種高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明是由高溫流體倉、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)、沖洗液循環(huán)系統(tǒng)和鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)組成，高溫流體倉和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)分別固定設(shè)置在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)，鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)通過線纜分別與高溫流體倉、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)相連接；
[0005]高溫流體倉包括保溫倉體、夾緊機(jī)構(gòu)、加熱元件和攪拌器，夾緊機(jī)構(gòu)固定設(shè)置在保溫倉體上端，加熱元件和攪拌器分別固定設(shè)置在保溫倉體右側(cè)；
[0006]回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī)、橫梁、立柱、給進(jìn)機(jī)構(gòu)、高溫回轉(zhuǎn)密封和鉆具和底座，立柱固定設(shè)置在底座上，橫梁設(shè)置在立柱上，給進(jìn)機(jī)構(gòu)分別連接在橫梁和立柱上，驅(qū)動電機(jī)固定設(shè)置在橫梁上，高溫回轉(zhuǎn)密封和鉆具分別設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)下端；
[0007]沖洗液循環(huán)系統(tǒng)包括高溫栗、過濾池、閥件和高溫管線，高溫栗固定設(shè)置在底座上，過濾池設(shè)置在高溫栗右側(cè)，高溫管線兩端分別連接在高溫栗和高溫回轉(zhuǎn)密封上，閥件設(shè)置在高溫管線上；
[0008]鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)包括鉆進(jìn)控制記錄儀、位移傳感器和溫度傳感器，位移傳感器固定設(shè)置在給進(jìn)機(jī)構(gòu)上，位移傳感器通過線纜連接在鉆進(jìn)控制記錄儀上。
[0009]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0010]工作時，夾緊機(jī)構(gòu)夾緊巖石樣品后，加熱元件加熱保溫倉體內(nèi)的導(dǎo)熱流體，導(dǎo)熱流體攜帶熱量加熱巖石樣品，攪拌器使導(dǎo)熱流體溫度分布均勻，給進(jìn)機(jī)構(gòu)帶動橫梁和驅(qū)動電機(jī)沿立柱上下移動，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動高溫回轉(zhuǎn)密封和鉆具回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)巖石樣品，高溫栗將經(jīng)過濾池過濾的導(dǎo)熱流體栗入高溫管線，經(jīng)過高溫回轉(zhuǎn)密封和鉆具的內(nèi)部通道攜帶鉆進(jìn)產(chǎn)生的巖粉巖肩返回高溫流體倉中，鉆進(jìn)控制記錄儀通過線纜控制加熱元件、攪拌器、驅(qū)動電機(jī)、給進(jìn)機(jī)構(gòu)、高溫栗，并顯示上述各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，顯示和記錄位移傳感器和溫度傳感器的信號。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明公開的高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬高溫地層條件進(jìn)行鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)，開展小尺寸鉆頭鉆進(jìn)巖石實(shí)驗(yàn)，通過對巖石破碎效果、效率、鉆進(jìn)參數(shù)等的數(shù)據(jù)采集，研究高溫地層鉆進(jìn)巖石破碎的機(jī)理變化以及鉆頭磨損特征，總結(jié)鉆進(jìn)規(guī)律，用于指導(dǎo)超深井和干熱巖地層的鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和鉆進(jìn)參數(shù)選擇，提高取心效率和降低成本提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]請參閱圖1所示，本發(fā)明是由高溫流體倉1、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)2、沖洗液循環(huán)系統(tǒng)3和鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)4組成，高溫流體倉I和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)3分別固定設(shè)置在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)2內(nèi)，鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)4通過線纜42分別與高溫流體倉1、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)2和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)3相連接；
[0015]高溫流體倉I包括保溫倉體11、夾緊機(jī)構(gòu)13、加熱元件14和攪拌器15，夾緊機(jī)構(gòu)13固定設(shè)置在保溫倉體11上端，加熱元件14和攪拌器15分別固定設(shè)置在保溫倉體11右側(cè)；
[0016]回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)2包括驅(qū)動電機(jī)21、橫梁22、立柱23、給進(jìn)機(jī)構(gòu)24、高溫回轉(zhuǎn)密封25和鉆具26和底座27，立柱23固定設(shè)置在底座27上，橫梁22設(shè)置在立柱23上，給進(jìn)機(jī)構(gòu)24分別連接在橫梁22和立柱23上，驅(qū)動電機(jī)21固定設(shè)置在橫梁22上，高溫回轉(zhuǎn)密封25和鉆具26分別設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)21下端；
[0017]沖洗液循環(huán)系統(tǒng)3包括高溫栗31、過濾池32、閥件33和高溫管線34，高溫栗31固定設(shè)置在底座27上，過濾池32設(shè)置在高溫栗31右側(cè)，高溫管線34兩端分別連接在高溫栗31和高溫回轉(zhuǎn)密封25上，閥件33設(shè)置在高溫管線34上；
[0018]鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)4包括鉆進(jìn)控制記錄儀41、位移傳感器43和溫度傳感器44，位移傳感器43固定設(shè)置在給進(jìn)機(jī)構(gòu)24上，位移傳感器43通過線纜42連接在鉆進(jìn)控制記錄儀41上。
[0019]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0020]參閱圖1所示，工作時，夾緊機(jī)構(gòu)13夾緊巖石樣品12后，加熱元件14加熱保溫倉體11內(nèi)的導(dǎo)熱流體16，導(dǎo)熱流體16攜帶熱量加熱巖石樣品12，攪拌器15使導(dǎo)熱流體16溫度分布均勻，給進(jìn)機(jī)構(gòu)24帶動橫梁22和驅(qū)動電機(jī)21沿立柱23上下移動，驅(qū)動電機(jī)21驅(qū)動高溫回轉(zhuǎn)密封25和鉆具26回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)巖石樣品12，高溫栗31將經(jīng)過濾池32過濾的導(dǎo)熱流體16栗入高溫管線34，經(jīng)過高溫回轉(zhuǎn)密封25和鉆具26的內(nèi)部通道攜帶鉆進(jìn)產(chǎn)生的巖粉巖肩返回高溫流體倉I中，鉆進(jìn)控制記錄儀41通過線纜42控制加熱元件14、攪拌器15、驅(qū)動電機(jī)21、給進(jìn)機(jī)構(gòu)24、高溫栗31，并顯示上述各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，顯示和記錄位移傳感器43和溫度傳感器44的信號。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:是由高溫流體倉(I)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)(2)、沖洗液循環(huán)系統(tǒng)(3)和鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)(4)組成，高溫流體倉(I)和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)(3)分別固定設(shè)置在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)(2)內(nèi)，鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)(4)通過線纜(42)分別與高溫流體倉(1)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)(2)和沖洗液循環(huán)系統(tǒng)(3)相連接； 高溫流體倉(I)包括保溫倉體(11)、夾緊機(jī)構(gòu)(13)、加熱元件(14)和攪拌器(15)，夾緊機(jī)構(gòu)(13)固定設(shè)置在保溫倉體(11)上端，加熱元件(14)和攪拌器(15)分別固定設(shè)置在保溫倉體(I I)右側(cè)； 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)系統(tǒng)(2)包括驅(qū)動電機(jī)(21)、橫梁(22)、立柱(23)、給進(jìn)機(jī)構(gòu)(24)、高溫回轉(zhuǎn)密封(25)和鉆具(26)和底座(27)，立柱(23)固定設(shè)置在底座(27)上，橫梁(22)設(shè)置在立柱(23)上，給進(jìn)機(jī)構(gòu)(24)分別連接在橫梁(22)和立柱(23)上，驅(qū)動電機(jī)(21)固定設(shè)置在橫梁(22)上，高溫回轉(zhuǎn)密封(25)和鉆具(26)分別設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)(21)下端；沖洗液循環(huán)系統(tǒng)(3)包括高溫栗(31)、過濾池(32)、閥件(33)和高溫管線(34)，高溫栗(31)固定設(shè)置在底座(27)上，過濾池(32)設(shè)置在高溫栗(31)右側(cè)，高溫管線(34)兩端分別連接在高溫栗(31)和高溫回轉(zhuǎn)密封(25)上，閥件(33)設(shè)置在高溫管線(34)上； 鉆進(jìn)控制記錄系統(tǒng)(4)包括鉆進(jìn)控制記錄儀(41)、位移傳感器(43)和溫度傳感器(44)，位移傳感器(43)固定設(shè)置在給進(jìn)機(jī)構(gòu)(24)上，位移傳感器(43)通過線纜(42)連接在鉆進(jìn)控制記錄儀(41)上。
【文檔編號】E21B49/00GK105863627SQ201610396966
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】孫友宏, 吳海東, 高科, 劉寶昌, 李夢, 張緒良, 唐瓊瓊
【申請人】吉林大學(xué)