[发明专利]一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验装置，包括外筒（1）、模拟钻杆（2）、孔法兰盘（3）、支架滚轴（4）、旋转马达（5）、前测压表（6）、后测压表（7）、前分流器（8）、后分流器（9）、支撑台板（10）、支撑杆（11）、伸缩杆（12）、举升马达（13）、流量计（14）、泥浆泵（15）、泥浆罐（16）、泥浆循环阀（17）、泥浆输入阀（18）、泥浆输出阀（19）、前滑轮（20）、后滑轮（21）、钢丝绳（22）、卡抱（23）、旁孔（24）、轴孔（25）、孔法兰座（26）、偏心孔法兰盘（27）、偏法兰轴孔（28）、偏法兰旁孔（29）、偏法兰座（30）、旋转马达座（31）、支架滚轴座（32）；其特征在于，外筒（1）由透明钢化玻璃制成，两端设有前测压表（6）和后测压表（7）；外筒（1）中间设有模拟钻杆（2），模拟钻杆（2）两端分别与旋转马达（5）和支架滚轴（4）相连；外筒（1）两端通过法兰分别连接有前分流器（8）和后分流器（9），且两端法兰连接处设有孔法兰盘（3）或偏心孔法兰盘（27）；前分流器（8）通过软管与泥浆泵（15）相连，前分流器（8）前端设有一流量计（14），流量计（14）与泥浆泵（15）之间设有一泥浆输入阀（18）；后分流器（9）与泥浆罐（16）通过软管相连，两者之间设有一泥浆输出阀（19）；泥浆罐（16）通过软管与泥浆泵（15）相连，两者之间设有一泥浆循环阀（17）；孔法兰盘（3）或偏心孔法兰盘（27）下端、旋转马达（5）下端以及支架滚轴（4）下端分别设有孔法兰座（26）或偏法兰座（30）、旋转马达座（31）、支架滚轴座（32），孔法兰座（26）或偏法兰座（30）、旋转马达座（31）、支架滚轴座（32）均通过螺钉连接固定于支撑台板（10）之上；支撑台板（10）两端设有前滑轮（20）和后滑轮（21），后滑轮（21）上固定有钢丝绳（22），钢丝绳（22）通过前滑轮（20）后，固定于举升马达（13）之上；支撑台板（10）下部设有支撑杆（11）和伸缩杆（12）。

2.一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验方法，其具体过程如下：首先，根据实验所需的偏心距δ选择孔法兰盘（3）或偏心孔法兰盘（27），在外筒（1）中安放好模拟钻杆（2），并装备好整套装置；然后，控制举升马达（13）和伸缩杆（12）调节支撑台板（10）与水平线所成角度；打开泥浆循环阀（17）、泥浆输入阀（18）和泥浆输出阀（19），打开泥浆泵（15）向模拟钻杆（2）与外筒（1）之间的环空中泵入泥浆；泥浆经由前分流器（8）整流后进入环空，通过环空后又由后分流器（9）汇集，然后通过软管排至泥浆罐（16）中；通过泥浆输入阀（18）调节控制泥浆输入流量，从流量计（14）上读出泥浆流量值，并记录；待泥浆形成稳定循环后，打开旋转马达（5），带动模拟钻杆（2）旋转，调整旋转马达（5）以控制模拟钻杆（2）转速，并记录转速；观察前测压表（6）和后测压表（7）读数，待读数稳定后记录压力值。

3.根据权利要求1所述的一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验装置，其特征在于，支撑台板（10）与水平线所成角度调节范围为0°～90°。

4.根据权利要求1所述的一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验装置，其特征在于，孔法兰盘（3）上开有轴孔（25）和旁孔（24），偏心孔法兰盘（27）上开有偏法兰轴孔（28）和偏法兰旁孔（29）。

5.根据权利要求1或4所述的一种模拟井筒环空钻井液流动特性的实验装置，其特征在于，所述装置的偏心孔法兰盘（27）上的偏法兰轴孔（28）中心相对孔法兰盘（3）轴孔（25）中心的偏心距δ根据实际实验需要的偏心程度加工制造。