CN113655126A - 岩石可钻性测试装置、方法及测试用钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩石可钻性测试装置、方法及测试用钻头，该岩石可钻性测试装置，包括：装置座体，其设有液压腔；岩样基座，其设有用于容置岩样的岩样腔，所述岩样腔的开口处设有密封环，设于所述岩样腔中的岩样能与所述密封环密封配合，所述岩样的顶面与液压腔相接触，所述岩样的外壁与所述岩样腔的内壁之间形成与所述液压腔相隔离的围压腔；用于对岩样作可钻性测试的测试工具，其设于所述液压腔内，且能与设于所述岩样腔中的岩样的顶面接触；第一注入管，其与所述液压腔连通；第二注入管，其与所述围压腔连通。通过本发明，可以减小岩样可钻性测试中的误差。

Description

岩石可钻性测试装置、方法及测试用钻头

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，尤其涉及一种岩石可钻性测试装置、方法及测试用钻头。

背景技术

在石油工程中，岩石的可钻特性是钻头选型与优化、钻井参数设计与优化的基础。现有的岩石可钻特性获取方法：一种是机械法可钻性测试，通过钻井取心获取地下岩样，在常温常压环境下开展岩样可钻性机械法测试，通过读取测试过程中机械钻速、钻压，计算得到岩样的可钻性；另一种声波法可钻性测试，通过声波测井获取地层的声波速度，计算得到岩样静态弹性模量、静态泊松比，通过理论计算和数据回归分析得到岩石的可钻性，也称为声波法可钻性预测。

岩石在常温、常压环境与在原位环境下，岩石力学、声学特性有较大的差异，常温常压环境下开展岩样可钻性测试，获得的结果误差较大，容易产生一些较大的偏差，给指导钻头的选型及钻井参数的设计与优化造成了困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石可钻性测试装置、方法及测试用钻头，以减小岩样可钻性测试中的误差。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种岩石可钻性测试装置，包括：

装置座体，其设有液压腔；

岩样基座，其设有用于容置岩样的岩样腔，所述岩样腔的开口处设有密封环，设于所述岩样腔中的岩样能与所述密封环密封配合，所述岩样的顶面与液压腔相接触，所述岩样的外壁与所述岩样腔的内壁之间形成与所述液压腔相隔离的围压腔；

用于对岩样作可钻性测试的测试工具，其设于所述液压腔内，且能与设于所述岩样腔中的岩样的顶面接触；

第一注入管，其与所述液压腔连通；

第二注入管，其与所述围压腔连通。

在优选的实施方式中，所述岩石可钻性测试装置包括第一加热器，所述第一加热器用于对所述液压腔内的流体进行加热。

在优选的实施方式中，所述岩石可钻性测试装置包括第二加热器，所述第二加热器设置于所述岩样基座中，所述第二加热器产生的热量能传递至所述岩样腔。

在优选的实施方式中，密封环包括第一圆环部和连接于第一圆环部内侧的第二圆环部，所述第一圆环部可拆卸地安装于所述岩样基座，所述第一圆环部的外壁与所述岩样腔的内壁密封配合，所述第一圆环部的内壁能与设于所述岩样腔中的岩样的侧壁配合，所述第二圆环部能与设于所述岩样腔中的岩样的顶壁配合。

在优选的实施方式中，所述测试工具为第一声波发生接收传感器。

在优选的实施方式中，所述测试工具为第一钻头；所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一钻头连接，用于驱使所述第一钻头钻所述岩样。

在优选的实施方式中，所述测试工具为第二钻头，所述第二钻头包括钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内；所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第二钻头连接，用于驱使所述第二钻头钻所述岩样。

在优选的实施方式中，所述驱动机构包括传输杆、旋转驱动机构和移动驱动机构，所述测试工具安装于所述传输杆的下端；所述旋转驱动机构与所述传输杆的上端连接，用于驱使所述测试工具旋转；所述移动驱动机构与所述传输杆的上端连接，用于驱使所述测试工具上下移动。

在优选的实施方式中，所述旋转驱动机构和所述移动驱动机构均设于所述液压腔外，所述传输杆贯穿所述装置座体。

在优选的实施方式中，所述岩样基座上设有多个所述岩样腔。

在优选的实施方式中，所述岩石可钻性测试装置包括多个所述测试工具，多个所述测试工具与多个所述岩样腔分别对应。

在优选的实施方式中，多个所述岩样腔沿圆周方向分布；所述装置座体包括台架和转盘，所述液压腔设于所述台架与所述转盘之间，所述转盘能在所述台架上旋转；所述测试工具与所述转盘连接，所述转盘能带动所述测试工具转动至与各个所述岩样腔对应。

在优选的实施方式中，所述装置座体包括转盘卡环，所述转盘可旋转地安装于所述转盘卡环内，所述转盘卡环可拆卸地安装于所述台架。

在优选的实施方式中，所述转盘的外壁设有与所述转盘卡环配合的转盘密封圈，所述转盘卡环的外壁设有与台架配合的卡环外密封圈。

在优选的实施方式中，所述岩样基座上设有多个所述岩样腔；所述岩石可钻性测试装置包括泵、液压瓶和多个控制阀；所述泵与所述第一注入管连接；所述液压瓶与所述第二注入管的一端连接，所述第二注入管的另一端通过多个所述控制阀与多个所述岩样腔连接。

本发明提供一种测试用钻头，包括：钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内。

本发明提供一种岩石可钻性测试方法，采用上述的岩石可钻性测试装置，包括：

步骤S10，将岩样安装至所述岩样腔中；

步骤S20，通过所述第一注入管对所述液压腔加压；

步骤S30，通过所述第二注入管对所述围压腔加压；

步骤S40，所述测试工具对所述岩样作可钻性测试。

在优选的实施方式中，所述测试工具为第二钻头，所述第二钻头包括钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内；所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第二钻头连接，用于驱使所述第二钻头钻所述岩样；所述步骤S40包括：

步骤S41，所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外，对所述岩样作声波法可钻性测试；

步骤S42，所述第二声波发生接收传感器退回至所述滑槽内，对所述岩样作机械法可钻性测试。

本发明的特点及优点是：

使用本发明提供的岩石可钻性测试装置进行测试时，岩样安装至岩样腔中，围压腔包围岩样，液压腔覆盖岩样的顶面；通过第一注入管向液压腔中注入流体，通过第二注入管向围压腔中注入流体，围压腔中的流体对岩样施加围压，模拟钻井过程中未钻开地层的岩石环境；液压腔模拟钻井过程中已钻开井眼内的液柱环境，施加静液柱压力。在实际钻井过程，未钻开地层与已钻开井眼的压力存在差异，本发明提供的岩石可钻性测试装置，可以对围压腔和液压腔中的压力分别进行控制，可以更准确地模拟实际工况，减小岩样可钻性测试中的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的岩石可钻性测试装置的结构示意图；

图2为图1所示的岩石可钻性测试装置中的岩样基座的结构示意图；

图3为图1所示的岩石可钻性测试装置中的岩样腔的结构示意图；

图4为本发明提供的测试用钻头第一状态的结构示意图；

图5为本发明提供的测试用钻头第二状态的结构示意图；

图6为图1所示的岩石可钻性测试装置中的转盘的结构示意图；

图7为图1所示的岩石可钻性测试装置中的转盘卡环的结构示意图；

图8为本发明提供的岩石可钻性测试方法的示意图。

附图标号说明：

1、装置座体；10、液压腔；101、第一加热器；

11、台架；12、盖体；13、转盘卡环；131、卡环外密封圈；14、转盘；141、转盘密封圈；142、通孔；

2、测试工具；21、第一声波发生接收传感器；22、第一钻头；23、第二钻头；

3、测试用钻头；31、钻头本体；32、第二声波发生接收传感器；33、滑槽；34、伸缩机构；

41、第一注入管；411、泵；

42、第二注入管；421、液压瓶；422、控制阀；

5、驱动机构；51、旋转驱动机构；52、移动驱动机构；521、升降架；53、传输杆；531、螺纹结构；532、动密封系统；

6、岩样基座；61、基座密封圈；62、岩样腔；63、第二加热器；64、围压腔；65、密封环；651、第一圆环部；652、第二圆环部；

7、控制显示系统；8、岩样。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供了一种岩石可钻性测试装置，如图1～图3所示，该岩石可钻性测试装置包括：装置座体1、岩样基座6、第一注入管41、第二注入管42和用于对岩样作可钻性测试的测试工具2；装置座体1设有液压腔10；岩样基座6设有用于容置岩样8的岩样腔62，岩样腔62的开口处设有密封环65，设于岩样腔62中的岩样8能与密封环65密封配合，岩样8的顶面与液压腔10相接触，岩样8的外壁与岩样腔62的内壁之间形成与液压腔10相隔离的围压腔64；测试工具2设于液压腔10内，且能与设于岩样腔62中的岩样8的顶面接触；第一注入管41与液压腔10连通；第二注入管42与围压腔64连通。

该岩石可钻性测试装置进行测试时，岩样安装至岩样腔62中，围压腔64包围岩样，液压腔10覆盖岩样的顶面；通过第一注入管41向液压腔10中注入流体，通过第二注入管42向围压腔64中注入流体，围压腔64中的流体对岩样施加围压，模拟钻井过程中未钻开地层的岩石环境；液压腔10模拟钻井过程中已钻开井眼内的液柱环境，施加静液柱压力。在实际钻井过程，未钻开地层与已钻开井眼的压力存在差异，本发明提供的岩石可钻性测试装置，可以对围压腔64和液压腔10中的压力分别进行控制，可以更准确地模拟实际工况，减小岩样可钻性测试中的误差。

如图1所示，装置座体1包括台架11和盖体12，盖体12安装于台架11，盖体12与台架11之间形成液压腔10，岩样基座6设于液压腔10的底部，且固定于台架11中。优选地，岩样基座6的侧壁设有与台架11配合的基座密封圈61，岩样基座6的侧壁与台架11内壁之间的密封性，减少液压腔10中的流体发生泄漏，以更准确地模拟地层原位环境的静液柱压力。

液压腔10的形状也可以设定为圆柱状。岩样腔62的形状可以根据测试来设定，例如可以为圆柱状或者方柱状；优选地，岩样腔62呈圆柱状。密封环65连接于岩样腔62的顶部，密封环65与岩样腔62的形状和岩样的形状相适配，例如可以为圆柱状或者方柱状，密封环65可以与岩样的侧壁或者顶面密封接触；优选地，如图3所示，密封环65为圆环状，包括第一圆环部651和连接于第一圆环部651内侧的第二圆环部652，第一圆环部651的外壁与岩样腔62的内壁密封配合，第一圆环部651的内壁与岩样的侧壁配合，第二圆环部652与岩样的顶壁配合，第一圆环部651可拆卸地安装于岩样基座6，一方面提高了与岩样之间的密封性，可以更好地将围压腔64与液压腔10隔开；另一方面对岩样起到定位作用。具体地，第一圆环部651可以螺纹连接于岩样基座6。

如图1所示，该岩石可钻性测试装置包括泵411、液压瓶421和控制阀422。泵411与第一注入管41连接，泵411通过第一注入管41向液压腔10内注入流体，以对液压腔10内的压力进行调控。液压瓶421与第二注入管42的一端连接，第二注入管42的另一端通过控制阀422与岩样腔62连接，液压瓶421通过第二注入管42和控制阀422向岩样腔62中注入流体，以对岩样腔62内的压力进行调控。控制阀422可以为压力控制阀，用于调节岩样腔62内的压力大小。

岩石的原位环境通常为高温、高围压、静液柱压力状态；并且在实际钻井过程，未钻开地层与已钻开井眼的温度存在差异。在一些实施方式中，可以对通过第一注入管41注入的流体进行预处理，以使进入到液压腔10中的流体的温度为测试所设定的温度；对通过第二注入管42注入的流体进行预处理，以使进入到围压腔64中的流体的温度为测试所设定的温度，围压腔64中的流体的温度、和液压腔10中的流体的温度可以相异，也可以相同，有利于更准确地模拟原位环境，提高测试的准确性。

在本发明的一实施方式中，该岩石可钻性测试装置包括第一加热器101，第一加热器101用于对液压腔10内的流体进行加热，以调控液压腔10内的温度，更好地模拟已钻开井眼的环境。具体地，第一加热器101包括加热丝，加热丝设于液压腔10内。

在本发明的一实施方式中，该岩石可钻性测试装置包括第二加热器63，第二加热器63设置于岩样基座6中，第二加热器63产生的热量能传递至岩样腔62，以对岩样腔62内的温度进行调控。具体地，岩样基座6上设有加热器安装孔，第二加热器63安装于加热器安装孔中，岩样基座6可以采用金属制作，第二加热器63产生的热量可以经岩样基座6传递至岩样腔62。

该岩石可钻性测试装置中，利用测试工具2来对岩样作可钻性测试，该可钻性测试可以为机械法可钻性测试，也可以为声波法可钻性测试。在一实施方式中，测试工具2为第一声波发生接收传感器21，该岩石可钻性测试装置可以实现声波法可钻性测试。具体地，第一声波发生接收传感器21与控制显示系统7连接，测试时，第一声波发生接收传感器21与岩样8接触，控制显示系统7控制记录第一声波发生接收传感器21的纵波及横波的声波速度，通过声波速度得到岩样的静态弹性模量、泊松比，通过计算得到岩性的可钻性。

在一实施方式中，测试工具2为第一钻头22，第一钻头22可以采用常规钻头；岩石可钻性测试装置包括驱动机构5，驱动机构5与第一钻头22连接，用于驱使第一钻头22钻岩样，该岩石可钻性测试装置可以实现机械法可钻性测试。具体地，驱动机构5可以驱动第一钻头22旋转和向下移动，以实施钻岩样；驱动机构5与控制显示系统7连接，测试时，控制显示系统7控制记录钻速、位移，通过钻速、位移参数计算岩石的可钻性。

在一实施方式中，测试工具2采用第二钻头23，第二钻头23为测试用钻头3，如图4和图5所示，测试用钻头3包括钻头本体31、第二声波发生接收传感器32和伸缩机构34，钻头本体31设有滑槽33，伸缩机构34与第二声波发生接收传感器32连接，用于驱使第二声波发生接收传感器32伸出至钻头本体31外或者退回至滑槽33内；该岩石可钻性测试装置包括驱动机构5，驱动机构5与测试用钻头3连接，用于驱使测试用钻头3钻岩样。

当第二声波发生接收传感器32伸出至钻头本体31外时，可以利用第二声波发生接收传感器32进行声波法可钻性测试，第二声波发生接收传感器32与控制显示系统7连接，测试时，第二声波发生接收传感器32与岩样8接触，控制显示系统7控制记录第二声波发生接收传感器32的纵波及横波的声波速度，通过声波速度得到岩样的静态弹性模量、泊松比，通过计算得到岩性的可钻性。

当第二声波发生接收传感器32退回至滑槽33内时，可以利用钻头本体31进行机械法可钻性测试，驱动机构5可以驱动测试钻头本体31旋转和向下移动，以实施钻岩样；驱动机构5与控制显示系统7连接，测试时，控制显示系统7控制记录钻速、位移，通过钻速、位移参数计算岩石的可钻性。

具体地，滑槽33可以设置于钻头本体31的中心。伸缩机构34用于驱动第二声波发生接收传感器32沿滑槽33移动，伸缩机构34的结构不限于一种，例如：伸缩机构34可以采用气缸，伸缩机构34还可以采用其它能实现弹出和退回的弹出机构。

测试工具2采用上述的测试用钻头3的情况下，测试时，可以首先开展声波法可钻性预测，声波法可钻性预测完成后，开展机械法可钻性测试。这样实现在完全相同环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试；进行声波法可钻性预测时，利用声波测井预测岩石静态弹性模量、静态泊松比，得到岩石可钻性的理论值；在实验验证过程，采用该岩石可钻性测试装置，机械法可钻性测试与声波法可钻性测试处于相同的环境，机械法可钻性测试校正声波法可钻性预测模型，可以减小预测误差。

进一步地，驱动机构5包括传输杆53、旋转驱动机构51和移动驱动机构52，测试工具2安装于传输杆53的下端；旋转驱动机构51与传输杆53的上端连接，用于驱使测试工具2旋转；移动驱动机构52与传输杆53的上端连接，用于驱使测试工具2上下移动。具体地，移动驱动机构52可以采用由丝杠机构驱动的升降架521，旋转驱动机构51可以采用电动机，传输杆53的上端与该电动机的输出轴连接，升降架521带动该电动机、传输杆53和测试工具2一起上下移动，该电动机驱动传输杆53和测试工具2一起旋转。当进行机械法可钻性测试时，驱动机构5提供测试工具2钻岩样的动力；当进行声波可钻性测试时，移动驱动机构52可以帮助驱动测试工具2向下移动至靠近岩样。

为了有利于驱动机构5的稳定运行，旋转驱动机构51和移动驱动机构52均设于液压腔10外，传输杆53贯穿盖体12。盖体12上设有供传输杆穿过的通孔142，传输杆53穿设于该通孔142，并且传输杆53与盖体12之间动密封配合，以保障液压腔10的密封性；优选地，传输杆53通过动密封系统532连接于通孔142。

在一些实施方式中，传输杆53的上端设有螺纹结构531，传输杆53通过该螺纹结构531连接于驱动机构5，旋转传输杆53，可以使传输杆53相对于盖体12上下移动，以调整测试工具2的上下方向的位置，便于在声波法可钻性测试时，调整测试工具2至与岩样接触。

岩样基座6上的岩样腔62的数量可以是一个，也可以是多个。如图1和图2所示，岩样基座6上设有多个岩样腔62，各个岩样腔62可以分别安装相同或不相同的岩样。该岩样可钻性测试装置可以包括多个控制阀422，多个控制阀422与多个岩样腔62一一对应，第二注入管42通过控制阀422与岩样腔62连接，可以对各个岩样腔62中的围压腔64分别进行控制。该岩样可钻性测试装置可以包括多个第二加热器63；优选地，各个第二加热器63与各个岩样腔62一一对应，第二加热器63靠近相对应的岩样腔62，第二加热器63所产生的热量能够以比较快的速度传递给相对应的岩样腔62，通过各个第二加热器63，可以对各个岩样腔62的温度分别进行调节。

在本发明人的一实施方式中，该岩石可钻性测试装置包括多个测试工具2，多个测试工具2与多个岩样腔62分别对应。多个测试工具2可以分别连接有传输杆53和驱动机构5，各个传输杆53可以分别穿插连接于盖体12，各个测试工具2分别设于相对应的岩样腔62的上方，且能够在相连接的驱动机构5的驱动下独立地运动。各个测试工具2可以相同，也可以不相同，该岩石可钻性测试装置能实现在设定的温度、围压、静液柱压力环境下，同时测试不同类型、不同数量岩样。进一步地，多个测试工具2中，一部分为第一钻头22，一部分为第一声波发生接收传感器21，该岩石可钻性测试装置能够实现在相同的温度、围压及静液柱压力环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试。

在本发明人的另一实施方式中，多个岩样腔62沿圆周方向分布；如图1所示，装置座体1中的盖体12包括转盘14，转盘14能在台架11上旋转；测试工具2与转盘14连接，转盘14能带动测试工具2转动至与各个岩样腔62对应，测试工具2位于相对应的岩样腔62的上方。具体地，与测试工具2连接的传输杆53穿插连接于转盘14；升降架521上设有与转盘14同轴的圆环形轨道，旋转驱动机构51安装于该圆环形轨道，转盘14转动时，旋转驱动机构51随传输杆53一起沿圆环形轨道转动。该实施方式中，测试工具2可以采用第一钻头22或者上述的第一声波发生接收传感器21，还可以采用上述的测试用钻头3，该岩石可钻性测试装置能实现在设定的温度、围压、静液柱压力环境下，同时测试不同类型、不同数量岩样。

优选地，测试工具2采用上述的测试用钻头3，该岩石可钻性测试装置能够实现在相同的温度、围压及静液柱压力环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试。该岩石可钻性测试装置可以按以下优选的测试方法来实施测试：选取相同的岩样分别放置于各个岩样腔62内，设置液压腔10的压力和温度，以及岩样腔62的温度和压力；首先对其中一个岩样腔62中的岩样，开展声波法可钻性预测；声波法可钻性预测完成后，转动转盘14，使测试工具2的位置位于下一个岩样腔62的上方，开展机械法可钻性测试。该测试方法实现完全相同环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试。

进一步地，盖体12包括转盘卡环13，如图1、图6和图7所示，转盘14可旋转地安装于转盘卡环13内，转盘卡环13可拆卸地安装于台架11。具体地，转盘卡环13与台架11之间可以采用卡扣连接或者螺纹连接；转盘14与转盘卡环13之间可以采用圆形滑槽连接。在使用该岩石可钻性测试装置时，可将转盘卡环13与转盘14一起从台架11上拆下，方便向岩样腔62安装岩样。测试过程，相对于转盘卡环13转动转盘14，方便调整测试工具2的位置。更进一步地，转盘14的外壁设有与转盘卡环13配合的转盘密封圈141，转盘卡环13的外壁设有与台架11配合的卡环外密封圈131，以保障液压腔10的密封性。

实施例二

本发明提供了一种测试用钻头3，如图4和图5所示，该测试用钻头3包括：钻头本体31、第二声波发生接收传感器32和伸缩机构34，钻头本体31设有滑槽33，伸缩机构34与第二声波发生接收传感器32连接，用于驱使第二声波发生接收传感器32伸出至钻头本体31外或者退回至滑槽33内。

当第二声波发生接收传感器32伸出至钻头本体31外时，可以利用第二声波发生接收传感器32进行声波法可钻性测试，第二声波发生接收传感器32与控制显示系统7连接，测试时，第二声波发生接收传感器32与岩样接触，控制显示系统7控制记录第二声波发生接收传感器32的纵波及横波的声波速度，通过声波速度得到岩样的静态弹性模量、泊松比，通过计算得到岩性的可钻性。

当第二声波发生接收传感器32退回至滑槽33内时，可以利用钻头本体31进行机械法可钻性测试，驱动机构5可以驱动测试钻头本体31旋转和向下移动，以实施钻岩样；驱动机构5与控制显示系统7连接，测试时，控制显示系统7控制记录钻速、位移，通过钻速、位移参数计算岩石的可钻性。

具体地，滑槽33可以设置于钻头本体31的中心。伸缩机构34用于驱动第二声波发生接收传感器32沿滑槽33移动，伸缩机构34的结构不限于一种，例如：伸缩机构34可以采用气缸，伸缩机构34还可以采用其它能实现弹出和退回的弹出机构。

测试工具2采用上述的测试用钻头3的情况下，测试时，可以首先开展声波法可钻性预测，声波法可钻性预测完成后，开展机械法可钻性测试。这样实现在完全相同环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试，机械法可钻性测试校正声波法可钻性预测模型，可以减小预测误差。

实施例三

本发明提供了一种岩石可钻性测试方法，采用上述的岩石可钻性测试装置，如图8所示，该岩石可钻性测试方法包括：

步骤S10，将岩样8安装至岩样腔62中；

步骤S20，通过第一注入管41对液压腔10加压；

步骤S30，通过第二注入管42对围压腔64加压；

步骤S40，测试工具2对岩样8作可钻性测试。

该岩石可钻性测试方法中，可钻性测试可以为机械法可钻性测试，也可以为声波法可钻性测试。测试时，围压腔64中的流体对岩样8施加围压，模拟钻井过程中未钻开地层的岩石环境；液压腔10模拟钻井过程中已钻开井眼内的液柱环境，施加静液柱压力。在实际钻井过程，未钻开地层与已钻开井眼的压力存在差异，该岩石可钻性测试方法，可以对围压腔64和液压腔10中的压力分别进行控制，可以更准确地模拟实际工况，减小岩样可钻性测试中的误差。

进一步地，该岩石可钻性测试方法所采用的岩石可钻性测试装置中，测试工具2采用上述的测试用钻头3；岩石可钻性测试装置包括驱动机构5，驱动机构5与测试工具2连接，用于驱使测试工具2钻岩样8；该岩石可钻性测试方法中，步骤S40包括：

步骤S41，第二声波发生接收传感器32伸出至钻头本体31外，对岩样8作声波法可钻性测试；

步骤S42，第二声波发生接收传感器32退回至滑槽33内，对岩样作机械法可钻性测试。

该测试方法实现了在完全相同环境下，开展岩石机械法可钻性测试和声学法可钻性测试，机械法可钻性测试的结果可以校正声波法可钻性预测模型，可以减小预测误差。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种岩石可钻性测试装置，其特征在于，包括：

装置座体，其设有液压腔；

岩样基座，其设有用于容置岩样的岩样腔，所述岩样腔的开口处设有密封环，设于所述岩样腔中的岩样能与所述密封环密封配合，所述岩样的顶面与液压腔相接触，所述岩样的外壁与所述岩样腔的内壁之间形成与所述液压腔相隔离的围压腔；

用于对岩样作可钻性测试的测试工具，其设于所述液压腔内，且能与设于所述岩样腔中的岩样的顶面接触；

第一注入管，其与所述液压腔连通；

第二注入管，其与所述围压腔连通。

2.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述岩石可钻性测试装置包括第一加热器，所述第一加热器用于对所述液压腔内的流体进行加热。

3.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述岩石可钻性测试装置包括第二加热器，所述第二加热器设置于所述岩样基座中，所述第二加热器产生的热量能传递至所述岩样腔。

4.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，密封环包括第一圆环部和连接于第一圆环部内侧的第二圆环部，所述第一圆环部可拆卸地安装于所述岩样基座，所述第一圆环部的外壁与所述岩样腔的内壁密封配合，所述第一圆环部的内壁能与设于所述岩样腔中的岩样的侧壁配合，所述第二圆环部能与设于所述岩样腔中的岩样的顶壁配合。

5.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述测试工具为第一声波发生接收传感器。

6.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述测试工具为第一钻头；所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一钻头连接，用于驱使所述第一钻头钻所述岩样。

7.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述测试工具为第二钻头，所述第二钻头包括钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内；

所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第二钻头连接，用于驱使所述第二钻头钻所述岩样。

8.根据权利要求6或者7所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括传输杆、旋转驱动机构和移动驱动机构，所述测试工具安装于所述传输杆的下端；所述旋转驱动机构与所述传输杆的上端连接，用于驱使所述测试工具旋转；所述移动驱动机构与所述传输杆的上端连接，用于驱使所述测试工具上下移动。

9.根据权利要求8所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述旋转驱动机构和所述移动驱动机构均设于所述液压腔外，所述传输杆贯穿所述装置座体。

10.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述岩样基座上设有多个所述岩样腔。

11.根据权利要求10所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述岩石可钻性测试装置包括多个所述测试工具，多个所述测试工具与多个所述岩样腔分别对应。

12.根据权利要求10所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，多个所述岩样腔沿圆周方向分布；

所述装置座体包括台架和转盘，所述液压腔设于所述台架与所述转盘之间，所述转盘能在所述台架上旋转；

所述测试工具与所述转盘连接，所述转盘能带动所述测试工具转动至与各个所述岩样腔对应。

13.根据权利要求12所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述装置座体包括转盘卡环，所述转盘可旋转地安装于所述转盘卡环内，所述转盘卡环可拆卸地安装于所述台架。

14.根据权利要求13所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述转盘的外壁设有与所述转盘卡环配合的转盘密封圈，所述转盘卡环的外壁设有与台架配合的卡环外密封圈。

15.根据权利要求1所述的岩石可钻性测试装置，其特征在于，所述岩样基座上设有多个所述岩样腔；

所述岩石可钻性测试装置包括泵、液压瓶和多个控制阀；所述泵与所述第一注入管连接；所述液压瓶与所述第二注入管的一端连接，所述第二注入管的另一端通过多个所述控制阀与多个所述岩样腔连接。

16.一种测试用钻头，其特征在于，包括：钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内。

17.一种岩石可钻性测试方法，其特征在于，采用上述权利要求1-15中任一项所述的岩石可钻性测试装置，包括：

步骤S10，将岩样安装至所述岩样腔中；

步骤S20，通过所述第一注入管对所述液压腔加压；

步骤S30，通过所述第二注入管对所述围压腔加压；

步骤S40，所述测试工具对所述岩样作可钻性测试。

18.根据权利要求17所述的岩石可钻性测试方法，其特征在于，所述测试工具为第二钻头，所述第二钻头包括钻头本体、第二声波发生接收传感器和伸缩机构，所述钻头本体设有滑槽，所述伸缩机构与所述第二声波发生接收传感器连接，用于驱使所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外或者退回至所述滑槽内；

所述岩石可钻性测试装置包括驱动机构，所述驱动机构与所述第二钻头连接，用于驱使所述第二钻头钻所述岩样；

所述步骤S40包括：

步骤S41，所述第二声波发生接收传感器伸出至所述钻头本体外，对所述岩样作声波法可钻性测试；

步骤S42，所述第二声波发生接收传感器退回至所述滑槽内，对所述岩样作机械法可钻性测试。

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