[发明专利]一种水平井双壁钻杆系统携岩能力测定方法

说明书

本发明涉及一种水平井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法，包括混合有岩屑的配液池、水平放置的模拟井筒，模拟井筒内设有可旋转的外钻杆、内钻杆以及钻头，配液池与模拟井筒之间的管路上设有轴流泵，模拟井筒后端连接有压缩机，内钻杆与配液池之间的管路上设有固液分离器及烘干称重器，模拟井筒外侧设有记录岩屑运移和沉降过程的高速摄像机，外钻杆下半部间隔设有测速仪传感器，轴流泵与模拟井筒之间的管路上连接有压力表。本发明通过外钻杆的旋转，以抵消在重力作用下外钻杆的偏心现象，提高了单向气流喷射对岩屑的剥离与携带效果，可更有效地将岩屑从井底携带出，以此对双壁钻杆系统的携岩性能进行评价，并对系统优化提供参考材料。

技术领域

本发明涉及双壁钻杆钻进技术领域，尤其是一种水平井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法。

背景技术

基于双壁钻杆的气体反循环钻井技术是近年提出的一种注气量低、成本低、效率高的新型钻完井技术。该技术采用双壁钻杆，即包含内钻杆与外钻杆两层钻杆，气体由外钻杆输入，并沿外钻杆向下运移至钻头输出。由钻头输出后的气体携带井底岩屑上返，并沿内钻杆的支管流入内钻杆，再通过内钻杆输送至井口排出，完成气体反循环钻井过程。

当此钻井技术运用在水平井中时，由于岩屑在水平井中由于受重力、粘滞阻力、冲击力、浮力等作用的影响，在井壁底边会沉积形成岩屑床。同时，外钻杆在水平井中由于重力的影响会发生偏心现象，这就导致偏心钻杆在岩屑床存在情况下携带岩屑的效果非常不理想。而岩屑若无法被有效携带出就会在井壁发生沉积，造成钻头的磨损或卡钻，影响钻进过程。因此对双壁钻杆反循环系统在水平井中的携岩能力的强弱进行实验与测定，对气体反循环钻井技术的适应性定量化评价以及优化工艺总体方案具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种水平井双壁钻杆系统携岩能力测定装置及测定方法，以对基于双壁钻杆的气体反循环钻井技术在水平井钻井过程中的应用适应性进行定量化评价，并为优化工艺总体方案提供依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水平井双壁钻杆系统携岩能力测定装置，包括混合有岩屑的配液池、水平放置的模拟井筒，所述的模拟井筒内设有可旋转的外钻杆、设在外钻杆内的内钻杆以及连接在外钻杆前端的钻头，连接配液池与模拟井筒之间的管路上设有轴流泵，模拟井筒后端管路连接有向外钻杆内打入压缩气体的压缩机，连接内钻杆与配液池之间的管路上设有固液分离器及对分离出的岩屑进行烘干称重的烘干称重器，模拟井筒外侧设有记录岩屑运移和沉降过程的高速摄像机，外钻杆下半部间隔设有测量携屑液体在流动过程中流速变化的测速仪传感器，轴流泵与模拟井筒之间的管路上连接有测量携屑液体在流动过程中压力变化的压力表。

为确保连接牢固，防止产生喷液现象，所述的外钻杆前端设有转换接头，转换接头与钻头之间连接有井下随钻仪，所述的模拟井筒后端安装有防喷阀，防喷阀通过防喷器与压缩机管路连接。

为抵消水平井中外钻杆由于重力因素产生的偏心问题对携岩能力造成的影响，所述的外钻杆后端传动连接有由转向盘及轴轮控制可使外钻杆旋转的驱动装置。

所述的配液池上方设有向配液池内添加岩屑的储屑罐，配液池内安装有搅拌器，通过搅拌器将岩屑与水充分搅拌而获得理想的含岩屑液。

同时，所述的高速摄影机通过数据线连接有进行数据处理和保存的计算机，以记录和存储高速摄影机所拍摄的图像照片。

为便于高速摄像机更清晰地对气体反循环携岩过程进行拍摄和观察，所述的内钻杆、外钻杆及模拟井筒均采用透明PC管材料制作。

一种采用上述实验装置进行水平井双壁钻杆系统携岩能力测定的方法，包含以下步骤：