[发明专利]一种钻井岩石力学多参数测试装置

摘要

本发明涉及一种钻井岩石力学多参数测试装置，主要是利用划痕刀具和感应式力矩测量机构测试岩石单轴抗压强度，测试结束后能保证岩样的完整性，对于极少数硬度较高的岩心，则更换平底压头直接测量岩石单轴抗压强度，更换牙轮微钻头即可测试岩石可钻性，利用液压作动器、齿轮变速机构以及可变速电机配合实现钻压和转速优选，在批量测试时该装置相比直接压入测试装置而言具有显著优势，可极大地减少岩心使用量，提高了单台实验设备的利用率，降低实验成本，同时，测试结果对钻井提速提效以及指导现场施工具有重要意义。

主权项

一种钻井岩石力学多参数测试装置，包括机架、岩心夹持器、钻压加载机构、转速加载机构以及岩屑清理机构；所述机架包括底座（1）、第一支撑杆（2）、第二支撑杆（17）、顶板（14）；其特征在于：第一支撑杆（2）和第二支撑杆（17）通过螺纹连接底座（1），并通过键槽连接顶板（14）；所述岩心夹持器包括T型加压板（13）、底板（9）、第一升降螺杆（11）、第二升降螺杆（29）、第一升降螺母（12）、第二升降螺母（30）；其特征在于：通过调节第一升降螺杆（11）和第二升降螺杆（29）使岩心（10）同底板（9）上界面和T型加压板（13）下界面接触，通过固紧第一升降螺母（12）和第二升降螺母（30），实现岩心夹持；所述钻压加载机构包括液压泵、液压伺服控制系统、液压作动器（15）；其特征在于：液压泵在液压伺服系统的控制下为液压作动器（15）提供动力，液压作动器（15）带动T型加压板（13）向下移动，钻具（28）从进尺通道（45）进入并顶住岩心（10），实现钻压加载；所述转速加载机构包括可变速电机（16）、变速箱（31）、传动杆（21）、过渡杆（25）、钻具（28）；其特征在于：可变速电机（16）通过第一定位螺钉（49）和第二定位螺钉（48）固定于底座（1），变速箱（31）中设置有齿轮变速机构（50）和感应式力矩测量机构（51），可变速电机（16）传递转矩给齿轮变速机构（50），齿轮变速机构（50）带动传动杆（21）旋转，通过调节可变速电机（16）转速和齿轮变速机构（50）组合形式实现传动杆（21）转速调节，传动杆（21）传递转矩给过渡杆（25），传动杆（21）和过渡杆（25）具有内部清洗流道（26），过渡杆（25）通过螺纹连接钻具（28），带动钻具（28）旋转破岩，实现转速加载，感应式力矩测量机构（51）获得钻具（28）旋转破岩时的力矩，用于划痕法计算岩石单轴抗压强度；所述岩屑清理机构包括岩屑槽（4）、升降筒（24）、第一升降活塞（6）、第二升降活塞（22）、第一升降活塞杆（7）、第二升降活塞杆（23）、流体入口（5）、流体出口（19）、微型水龙头（20）；其特征在于：岩屑槽（4）通过第三定位螺钉（3）和第四定位螺钉（18）固定于变速箱（31），岩屑槽（4）通过第一密封环（32）和第二密封环（33）实现与传动杆（21）之间的动密封，升降筒（24）通过第五定位螺钉（8）与第一升降活塞杆（7）连接，升降筒（24）通过第六定位螺钉（27）与第二升降活塞杆（23）连接，第一升降活塞（6）和第二升降活塞（22）带动第一升活塞杆（7）和第二升降活塞杆（23）上下移动，实现升降筒（24）的上提和下放，升降筒（24）通过第三密封环（42）和第四密封环（43）实现与岩屑槽（4）之间的动密封，升降筒（24）上提并与底板（9）接近，升降筒（24）与底板（9）通过防碰橡胶环（44）接触和密封，形成密闭腔室（36），流体通过流体入口（5）进入微型水龙头（20），流体入口（5）通过第七定位螺钉（34）和第八定位螺钉（35）与岩屑槽（4）连接，并通过第一密封胶芯（37）实现密封，微型水龙头（20）和传动杆（21）旋转动密封，流体进入清洗流道（26）到达钻具（28），对钻具(28)清洗、冷却、润滑，流体携带岩屑进入密闭腔室(36)，经岩屑槽(4)底部斜坡面(41)进入流体出口(19)，流体出口(19)通过第九定位螺钉(38)和第十定位螺钉(39)与岩屑槽(4)连接，并通过第二密封胶芯(40)实现密封，流体携带岩屑通过流体出口(19)完成返排。