[实用新型]一种钻井模拟装置

说明书

本申请实施例公开了一种钻井模拟装置。所述装置包括：数控钻床、振动发生短节和钻头；所述数控机床用于控制所述振动发生短节、所述钻头进行旋转运动和进给运动；所述振动发生短节的上端安装在所述数控钻床上，以及下端与所述钻头相连接，所述振动发生短节用于控制所述钻头按照指定频率沿所述钻头轴向上下振动；所述钻头用于在所述数控钻床和所述振动发生短节的控制作用下，破碎放置在岩心夹持器内的岩心样品；其中，所述岩心夹持器放置在所述数控钻床上。本申请实施例提供的技术方案，可以提高破岩效率。

技术领域

本申请涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种钻井模拟装置。

背景技术

钻井提速一直是钻井工程领域的研究热点。高效破岩技术是油气钻井领域的核心，也是钻井工程理论研究的重点内容。随着油气勘探的不断深入，勘探难度日益增加，全球油气勘探开发目标正从浅层向深层、超深层发展，破岩难度加大。

针对当前深部高研磨地层钻井难点和钻井破岩技术的实际情况，亟需发展新的高效破岩技术。目前研究破岩技术的方式主要是通过钻井模拟来进行的。钻井模拟是进行钻井工程设计、钻井压力控制、技术培训和现场施工等的主要手段，钻井模拟装置能够在室内模拟钻井实验。然而，当前钻井模拟装置和方法的研究正处于起步阶段，现有研究成果相对较少，其破岩效率有待提高，因此，亟需研究出一种新的钻井模拟实验装置和方法，以提高破岩效率，突破当前深部高研磨地层钻井难点。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种钻井模拟装置，以提高破岩效率。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种钻井模拟装置是这样实现的：

一种钻井模拟装置，所述装置包括：数控钻床、振动发生短节和钻头；

所述数控机床用于控制所述振动发生短节、所述钻头进行旋转运动和进给运动；

所述振动发生短节的上端安装在所述数控钻床上，以及下端与所述钻头相连接，所述振动发生短节用于控制所述钻头按照指定频率沿所述钻头轴向上下振动；

所述钻头用于在所述数控钻床和所述振动发生短节的控制作用下，破碎放置在岩心夹持器内的岩心样品；其中，所述岩心夹持器放置在所述数控钻床上。

优选方案中，所述数控钻床中包括：钻床电箱、滑动主轴、钻床底座、电机和钻床主轴；

所述滑动主轴的一端安装在所述钻床底座上，所述钻床电箱安装在所述滑动主轴上，以使得所述钻床电箱沿所述滑动主轴的轴向进行进给运动；

所述钻床主轴中包括锥体接头、皮带轮和钻机轴承；其中，所述锥体接头安装在所述钻床电箱内；所述钻机轴承安装在所述锥体接头和所述钻床电箱之间，且与所述锥体接头相配合固定连接；

所述电机安装在所述钻床电箱内，且通过所述皮带轮与所述锥体接头的上端相连接，所述锥体接头的下端与所述振动发生节点的上端同轴心固定连接；所述电机用于通过所述皮带轮控制所述锥体接头、所述振动发生节点和所述钻头进行旋转运动。

优选方案中，所述振动发生短节中包括：换能器外壳、超声波换能器和供电组件；

所述换能器外壳安装在所述锥体接头的下端；

所述超声波换能器安装在所述换能器外壳内，且与所述换能器外壳通过螺栓相连接以及与所述钻头通过螺纹同轴心连接；所述超声波换能器用于将电能转换为沿所述超声波换能器轴向上下振动的机械能，以控制所述钻头按照指定频率沿所述钻头轴向上下振动；

所述供电组件与所述换能器外壳固定连接，用于给所述超声波换能器供电。

优选方案中，所述换能器外壳中包括：换能器接头、换能器轴承、正极环、正负极分隔环、负极环、螺母和通电孔；