本實用新型涉及天然氣水合物鉆井技術領域的一種模擬天然氣水合物不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖影響的實驗裝置。

背景技術：

天然氣水合物的勘探開發(fā)一直是世界性難題，若對這一世界性的難題進行突破將對我國能源消耗方式帶來巨大的改變。到時候我國的能源消費將不再是以煤為主，而是以天然氣為主。在天然氣水合物勘探開發(fā)中的天然氣水合物鉆水平井是一個很復雜的工程，在整個鉆水平井過程中由于鉆桿自身重力的作用使得鉆桿傾斜于下井壁，形成偏心環(huán)空，使得巖屑顆粒和水合物顆粒在紊流狀態(tài)下易沉積于下井壁，形成具有一定厚度的巖屑床。鉆桿偏心將對環(huán)空懸浮的巖屑和水合物顆粒的運移造成很大的影響。因此有必要深入研究天然氣水合鉆水平井段鉆桿偏心對天然氣水合物顆粒和巖屑顆粒的影響，這將對現(xiàn)場實際工程具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是：提供了一種模擬天然氣水合物不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖影響的實驗裝置。

本實用新型所采用的技術方案是：

本實用新型一種模擬天然氣水合物不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖影響的實驗裝置，主要由電源、調速器、精密電機、減速器、內外管接頭、隔水板、巖屑儲集室、尼龍顆粒漏斗、巖屑顆粒漏斗、外管、內管、軸承、混合物出口、液固兩相分離器、電加熱干燥器、尼龍顆粒收集桶、巖屑顆粒收集桶、進水口、實驗臺、可調底座、液體流量計、水泵、貯水槽和攝像機組成。巖屑儲集室設于外管的中部；電源依次與調速器和精密電機相連；精密電機依次與減速器、內管、內外管接頭和軸承相連；貯水槽依次與水泵和液體流量計相連。在整個實驗過程中所使用的電機為精密電機，尼龍和巖屑顆粒直徑為3mm；內管和外管都采用透明亞克力玻璃制成，承壓1MPa，且內管壁厚為外管壁厚的1.5倍。內外管接頭的左右兩側共設有兩塊隔水板，用于防止實驗過程中水往外流；內管的最左端與軸承相連，軸承用于配合內管的旋轉；混合物出口直徑與進水口直徑相同。在整個實驗過程中尼龍顆粒模擬實際工況下天然氣水合物固體，巖屑顆粒模擬實際工況下巖屑，內管的轉動模擬實際工況下鉆桿的轉動，外管模擬實際工況下的套管，清水模擬實際工況下的鉆井液，通過調節(jié)調速器改變精密電機的轉速模擬實際工況下不同鉆桿的轉動。

本實用新型的優(yōu)點：使用方便快捷，在整個實驗過程中對水和顆粒進行回收重新利用節(jié)約資源，通過改變電機轉速能很好的模擬不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型一種模擬天然氣水合物不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖影響的實驗裝置的結構示意圖。

圖中：1.電源，2.調速器，3.精密電機，4.減速器，5.內外管接頭，6.隔水板，7.巖屑儲集室，8.尼龍顆粒漏斗，9.巖屑顆粒漏斗，10.外管，11.內管，12.軸承，13.混合物出口，14.液固兩相分離器，15.電加熱干燥器，16.尼龍顆粒收集桶，17.巖屑顆粒收集桶，18.進水口，19.實驗臺，20.可調底座，21.液體流量計，22.水泵，23.貯水槽，24.攝像機。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，本實用新型一種模擬天然氣水合物不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖影響的實驗裝置，主要由電源1、調速器2、精密電機3、減速器4、內外管接頭5、隔水板6、巖屑儲集室7、尼龍顆粒漏斗8、巖屑顆粒漏斗9、外管10、內管11、軸承12、混合物出口13、液固兩相分離器14、電加熱干燥器15、尼龍顆粒收集桶16、巖屑顆粒收集桶17、進水口18、實驗臺19、可調底座20、液體流量計21、水泵22、貯水槽23和攝像機24組成。巖屑儲集室7設于外管10的中部；電源1依次與調速器2和精密電機3相連；精密電機3依次與減速器4、內管11、內外管接頭5和軸承12相連；貯水槽23依次與水泵22和液體流量計21相連。如圖1所示，具體模擬過程為：首先開啟水泵22使水依次通過水泵22加壓、液體流量計21計量后從進水口18進入實驗裝置內，經(jīng)過一段時間待環(huán)空內充滿水后打開巖屑儲集室7先放入巖屑顆粒于環(huán)空底部，然后放入尼龍顆粒于巖屑顆粒上部形成巖屑床。形成巖屑床后打開電源1同時轉動調速器2調節(jié)精密電機3到最低轉速一欄，精密電機3帶動內管11轉動，同時觀察尼龍顆粒和巖屑顆粒的流動狀態(tài)和運移規(guī)律，最終尼龍顆粒和巖屑顆粒隨水一起從混合物出口13流出至液固兩相分離器14進行液固兩相分離；分離出的液體重新流回貯水槽23循環(huán)利用，分離出的固體顆粒流入電加熱干燥器15干燥后分別流入尼龍顆粒收集桶16和巖屑顆粒收集桶17進行重新循環(huán)利用。重復上面的實驗步驟，調節(jié)調速器2使精密電機3增加鉆速得到不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖的影響；通過調節(jié)可調底座20的高度使實驗臺19傾斜不同的角度進行同樣的實驗得到實驗臺19不同傾斜角條件下不同轉速鉆桿偏心對環(huán)空攜巖的影響，即模擬過程結束。在整個實驗模擬過程中通過攝像機24記錄下實驗現(xiàn)象，為今后研究及現(xiàn)場實際工程具有重要意義。