CN202485702U - 钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器 - Google Patents
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Abstract
一种钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器，包括夹持器体、轴压柱塞、夹持器堵头、卡箍、井底模拟腔体和夹持器台面，夹持器体设为圆柱形，夹持器体通过井底模拟腔体和卡箍固定在夹持器台面中心孔的上面，在夹持器体内腔中部设有岩心，在岩心的外周设有橡胶筒，在橡胶筒中部外径缩径段上设有支撑筒，在岩心的上部设有轴压柱塞，在橡胶筒的上端部设锥形的密封端盖，在密封端盖的上面设有与夹持器螺纹连接的组合式夹持器堵头，夹持器堵头与轴压柱塞之间动密封配合；在夹持器堵头的上顶面上设有一个轴压孔，在夹持器体的中部设有一个围压孔，在井底模拟腔体下部外周设有一个压力调节孔，在井底模拟腔体底中心设有一个钻杆密封件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油田钻井相关参数实验中所用的夹持机构，具体地说是一种钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器，为油田欠平衡钻井提供可靠的理论数据，便于制定出欠平衡钻井的更加合理的实施方案。
背景技术
欠平衡钻井技术已被证明是一种可行和经济有效的方法。在常规过平衡或近平衡钻井中,钻井液除具携带岩屑、稳定井壁、冷却钻头等作用以外,更为重要的是平衡地层压力,防止地层流体进入井筒。而欠平衡钻井则有意识地改变井底循环压力,使其低于产层压力,当继续钻进时,这个欠平衡压力使产层流体流入井筒,从而避免了流体漏失和降低地层伤害等系列问题。此外,欠平衡钻井还具有延长钻头寿命,利于发现油气藏和保护环境以及降低增产措施作业成本等优点。
本装置可以模拟欠平衡钻井过程中的转速、钻压、上覆压力、地层压力、井底循环压力等参数，从而可以在室内对欠平衡钻井的过程、机理、效果等进行模拟试验，对钻井过程中各种因素的相互作用进行研究。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器，是钻井井底参数相互作模拟实验的核心部分，为获取油田欠平衡钻井提供可靠的理论数据，便于制定出欠平衡钻井的更加合理的实施方案起着重要作用。
本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的：
本实用新型夹持机构包括夹持器体、轴压柱塞、夹持器堵头、卡箍、井底模拟腔体和夹持器台面，夹持器体设为圆柱形，夹持器体通过井底模拟腔体和卡箍固定在夹持器台面中心孔的上面，在夹持器体内腔中部设有岩心，在岩心的外周设有橡胶筒，在橡胶筒中部外径缩径段上设有支撑筒，在岩心的上部设有轴压柱塞，在橡胶筒的上端部设锥形的密封端盖，在密封端盖的上面设有与夹持器螺纹连接的组合式夹持器堵头，夹持器堵头与轴压柱塞之间动密封配合；在夹持器堵头的上顶面上设有一个轴压孔，在夹持器体的中部设有一个围压孔，在井底模拟腔体下部外周设有一个压力调节孔，在井底模拟腔体底中心设有一个钻杆密封件。
本实用新型经检索尚未发现有相似的技术，本实用新型具有以下优点：是钻井井底参数相互作模拟实验的核心部分，能模拟欠平衡钻井或常规过平衡钻井或近平衡钻井过程中相互作用的参数变化，能与钻井井底参数相互作用模拟实验装置相互配合为总结出合理钻井的规律，给制定合理钻井方案，提供可靠的依据。
附图说明
图1-本钻井井底参数相互作用模拟实验装置的实验流程图；
图2-本实用新型的结构示意图；
图3-钻井机构的结构示意图；
图1中1-围压泵 2-轴压泵 3-压力传感器 4-恒压泵 5-夹持机构 6-过滤器 7-回压器 8-流量计 9-钻进机构 10-减压阀 11-高压气源 12-放空阀；
图2中5-1-夹持器台面 5-2-井底模拟腔体 5-3-卡箍 5-4-围压孔 5-5-夹持器体 5-6-夹持器堵头 5-7-轴压腔体 5-8-轴压柱塞 5-9-地层压力注入孔 5-10-O形圈 5-11-密封端盖 5-12-岩心 5-13-橡胶筒 5-14-回流孔 5-15-钻杆密封件；
图3中9-1-钻压注入孔 9-2-钻压模拟腔体 9-3-钻进支架 9-4-轴承 9-5-皮带轮 9-6-钻井液孔 9-7-钻杆 9-8-钻头 9-9-钻杆上的齿 9-10-皮带 9-11-电动机皮带轮 9-12-轴承 9-13-活塞 9-14-电动机 9-15-旋转接头 9-16-钻井液入口。
具体实施方式
为进一步公开本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：
本实用新型夹持机构包括夹持器体、轴压柱塞、夹持器堵头、卡箍、井底模拟腔体和夹持器台面，夹持器体设为圆柱形，夹持器体通过井底模拟腔体和卡箍固定在夹持器台面中心孔的上面，在夹持器体内腔中部设有岩心，在岩心的外周设有橡胶筒，在橡胶筒中部外径缩径段上设有支撑筒，在岩心的上部设有轴压柱塞，在橡胶筒的上端部设锥形的密封端盖，在密封端盖的上面设有与夹持器螺纹连接的组合式夹持器堵头，夹持器堵头与轴压柱塞之间动密封配合；在夹持器堵头的上顶面上设有一个轴压孔，在夹持器体的中部设有一个围压孔，在井底模拟腔体下部外周设有一个压力调节孔，在井底模拟腔体底中心设有一个钻杆密封件。
如图1所示，本实用新型与钻进机构9，施压机构和实压控制管路组成了钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器5与钻进机构9同心安装在夹持器台面5-1的上下，夹持器垂直固定在夹持器台面5-1的上部，钻进机构通过钻进支架9-3固定在夹持器台面的下部；钻进机构的钻头9-8垂直对在岩心夹持机构内的岩心5-2底中部；施压机构包括给夹持机构施压的恒压泵4、轴压泵2和环压泵1，恒压泵出口压力通过带压力传感器3的恒压管路和地层压力注入孔5-9直接施压在与岩心上顶面上，轴压泵出口压力通过带压力传感器3的轴压管路与轴
压孔5-7相通，通过轴压柱塞5-8施压在岩心的上端面上，环压泵出口压力通过带压力传感器3的环压管路与环压孔相通、通过设在岩心外周的支撑钢筒和橡胶筒5-13施压在岩心的环周面上；施压机构还包括钻进机构的恒压泵和高压气源11，恒压泵出口压力或高压气源压力通过带压力传感器的恒压管路或高压气源管路与钻杆上的钻进液孔相通，施压在钻头的上端面的岩心上；岩心恒压机构的恒压泵对岩心所施加的恒压液和钻进机构的恒压泵或高压气源对岩心施加的施压液或施压的高压气通过由过滤器6、回压器7和流量计8组成的施压控制管路进行控制；回压器与钻进机构的高压气源的气管相连，通过高压气源的供气压力控制夹持机构的恒压泵、钻进机构的恒压泵和高压气源对岩心施加压力，回压器的传感器和流量计给计算机传递信号，通过计算机程序控制相关参数变化，制定出欠压钻井的合理的钻井方案，从而提高钻井速度、钻井质量和降低钻井成本。
如图2所示，夹持器5的恒压管路通过轴压柱塞5-8上的地层压力注入孔5-9向岩心5-12内注入液体（煤油），模拟地层某层段的地层压力，轴压管路通过夹持器堵头5-6上的轴压孔5-7向轴压柱塞5-8的环形断面上注入液体，通过轴压柱塞5-8向岩心5-12表面施加压力，模拟地层的下复压力或支撑力；轴压腔体的压力在O形圈5-10密封下不泄漏；围压管路通过夹持器体5-5上的围压孔5-4向支撑筒施压，支撑筒向橡胶筒5-13施压，橡胶筒向岩心施压，模拟地层环周的挤压在密封端盖5-11密封和限位作用下，压力不会泄漏和分解。
如图3所示，钻进机构9通过钻进支架9-3与夹持机构5同心固定在夹持器台面5-1上，通过电动机9-14、电动机皮带轮9-11、皮带9-10、皮带轮9-5给钻杆9-7和钻头9-8提供旋转动力，钻杆上的外齿9-9通过与皮带轮9-5的内齿啮
合使钻杆旋转；钻进机构的恒压管路和高压气源管路，通过与钻杆旋转连接的旋转接头9-15和钻井液注入口9-16向钻头端部注入泥砂携带液或高压气，模拟钻井液注入压力和流量；通过钻压模拟腔体9-2上的钻压注入孔9-1注入高压气，通过活塞9-13和将活塞9-13与钻杆9-7以旋转方式连接一体的轴承9-12推动钻杆前进，模拟钻进压力和钻进速度。
Claims (1)
1.一种钻井井底参数相互作用模拟实验的夹持器，包括夹持器体、轴压柱塞、夹持器堵头、卡箍、井底模拟腔体和夹持器台面，夹持器体设为圆柱形，夹持器体通过井底模拟腔体和卡箍固定在夹持器台面中心孔的上面，在夹持器体内腔中部设有岩心，在岩心的外周设有橡胶筒，在橡胶筒中部外径缩径段上设有支撑筒，在岩心的上部设有轴压柱塞，在橡胶筒的上端部设锥形的密封端盖，在密封端盖的上面设有与夹持器螺纹连接的组合式夹持器堵头，夹持器堵头与轴压柱塞之间动密封配合；在夹持器堵头的上顶面上设有一个轴压孔，在夹持器体的中部设有一个围压孔，在井底模拟腔体下部外周设有一个压力调节孔，在井底模拟腔体底中心设有一个钻杆密封件。
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| CN105223071A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 可加围压并约束试样转动的加载机构 |
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| CN105223071A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 可加围压并约束试样转动的加载机构 |
| CN105223071B (zh) * | 2015-10-16 | 2018-03-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 可加围压并约束试样转动的加载机构 |
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