[发明专利]随钻注浆性能测试试验槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种随钻注浆性能测试试验槽，具体地说是一种在实验室中模拟各种钻进条件用于检验随钻注浆设备的注浆效果和对泥浆配方性能测试的试验槽。

背景技术

在钻探工程领域，当钻遇易垮塌地层，或钻井垮孔时采取的措施通常是注浆，如水泥浆。待泥浆固结后，重新打钻。固结时间有时长达几十小时，这样大大降低了钻井效率。随钻注浆技术是在钻遇垮塌地层时，一边打钻一边向地层注浆，通过注浆随钻加固井壁的一种技术。加固效果，依赖于注浆工具和所使用的钻井液。但是在现场对注浆效果的定量检验，成本很高且难度很大。为解决对注浆效果的定量检验，本发明提供一种可在实验室中完成的一种随钻注浆性能测试试验槽，是一种在实验室中模拟各种钻进条件，用于检验随钻注浆设备的注浆效果和泥浆配方性能。

发明内容

本发明的目的是为解决上述在现场对注浆效果的定量检验难度大的问题，而提供一种结构简单、控制方便和使用可靠、经济的随钻注浆性能测试试验槽。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种随钻注浆性能测试试验槽，包括实验槽容器、煤层、导线、传感器、固定支板、地脚螺栓、随钻注浆工具、泥浆泵、检测系统的电路板和上位机，所述的试验槽容器为圆柱状，采用透明有机玻璃材料制成，试验槽容器内装有仿真钻井松散段煤层，试验槽容器通过固定支板、地脚螺栓与地面固连；所述的煤层通过人工粘结碎煤成质地松散易碎的仿真松散段煤层，煤层中心有钻孔，所述的随钻注浆工具和泥浆泵安装在实验槽容器一侧；所述的传感器安装在煤层中，传感器通过导线与实验槽容器外的检测系统的电路板连接；所述的检测系统包括信号拾取及转换电路、单片机控制器和上位机。

本发明所述的传感器有两种，用于测试固结强度的气囊传感器和用于测试注浆深度的湿度传感器，均安装在煤层内，将试验槽容器内煤层轴向分段，选取2～4个煤层截面，每个截面安装1个气囊传感器；同时另选2～4个煤层截面，每个煤层截面沿径向排列安装2～3个湿度传感器，湿度传感器与钻孔壁距离在5cm以内。

本发明所述的气囊传感器与湿度传感器间隔安装。

本发明所述的随钻注浆工具安装在钻头与钻杆之间，随钻注浆工具设有喷嘴，钻井液在泥浆泵的作用下通过喷嘴向钻孔壁注浆。

本发明所述的检测系统的信号拾取电路包括固结强度和注浆深度的多路传感器、模拟通道开关、半桥单臂电路、高性能放大器和16位AD转换器，所述的上位机通过RS232通讯接口与单片机控制器互连，稳压电源、控制键盘、液晶显示器、模拟通道开关、16位AD转换器、3-8译码器均与单片机控制器连接，电源指示灯与稳压电源连接，多路传感器与模拟通道开关连接，模拟通道开关连接半桥单臂电路后再与高性能放大器连接，3-8译码器连接通道指示灯。

在本发明的随钻注浆性能测试试验槽内模拟随钻注浆过程，一方面由于试验槽容器为有机玻璃材料制作的，可肉眼定性观测注浆效果，另一方面可通过检测系统定量地检测并显示注浆深度和固结强度信息。

本发明一种随钻注浆性能测试试验槽具有如下优点：

1、本发明随钻注浆性能测试试验槽采用自行设计的固结强度和注浆深度传感器，采用分段多点设置，可同时检测多点参数，使检测更全面。

2、本发明随钻注浆性能测试试验槽结构简单，操作方便，能实时检测固结强度和注浆深度，过程监测更加直观，真实可靠，成本低，可用于检验随钻注浆设备的注浆效果和泥浆配方性能测试。本发明随钻注浆性能测试试验槽适合用于钻井工程相关科研和教学。

附图说明

图1为本发明的随钻注浆性能测试试验槽结构示意图。

图2为本发明随钻注浆性能测试试验槽煤层内传感器安装示意图。

图3为本发明随钻注浆性能测试试验槽内注浆过程示意图。 

图4为本发明随钻注浆性能测试试验槽检测系统结构示意图。

图5为本发明上位机处理流程框图。

上述图中：1-泥浆泵、2-注浆工具、3-钻孔、4-煤层、5-试验槽容器、6-导线、7-固定支板、8-地脚螺栓、9-上位机、10-地面、11-气囊传感器、12-湿度传感器、13-喷嘴、14-钻井液、15-电路板。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。