鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田儲層保護(hù)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)能真實(shí)模擬鉆井液在井下流動狀態(tài)，提供室內(nèi)儲層保護(hù)實(shí)驗(yàn)的仿真
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【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田儲層保護(hù)實(shí)驗(yàn)中，常常需要在室內(nèi)研宄鉆井液對油氣儲層的影響。而研宄鉆井液對油氣儲層的影響，除了要考慮流體自身的粘度，化學(xué)組分等特性和相應(yīng)儲層的高溫高壓環(huán)境外，還需要考慮流體的水力學(xué)性能。鉆井液在井下的運(yùn)動方式為復(fù)合運(yùn)動，這種復(fù)合流動由與井壁方向水平的流動和由鉆具轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的與井壁方向垂直的旋轉(zhuǎn)流動構(gòu)成。為了研宄鉆井液對油氣儲層的影響，研宄人員開發(fā)了大量儀器來模擬鉆井液在井下的水力學(xué)特性，但這些設(shè)備往往只能單獨(dú)模擬這兩種流動狀態(tài)中的一種，無法真實(shí)的反應(yīng)鉆井液在井筒中的流動狀態(tài)，導(dǎo)致這些儀器測得的數(shù)據(jù)比較片面，無法與實(shí)際情況相符。因此開發(fā)一種能真實(shí)模擬鉆井液在井筒中流動狀態(tài)的仿真設(shè)備，有助于研宄人員更深入的研宄鉆井液傷害儲層的機(jī)理，更快捷的找到對儲層無損害或損害程度較低的鉆井液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能模擬鉆井液井下動態(tài)循環(huán)過程的模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動化程度高，能真實(shí)模擬鉆井液井下循環(huán)狀態(tài)，克服了常規(guī)設(shè)備只能模擬鉆井液單一流動狀態(tài)的缺點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，包括直流電機(jī)、直流調(diào)速器、磁力傳動系統(tǒng)和反應(yīng)釜，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器和直流電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與直流調(diào)速器相連接，所述磁力傳動系統(tǒng)由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成，所述外轉(zhuǎn)子與直流電機(jī)相連接，反應(yīng)釜安裝在所述外轉(zhuǎn)子的中部，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在反應(yīng)釜內(nèi)部，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接軸連接有旋轉(zhuǎn)桶體，所述旋轉(zhuǎn)桶體的內(nèi)壁固定連接有螺旋葉輪，旋轉(zhuǎn)桶體的底部開設(shè)有孔，所述反應(yīng)釜的釜壁上還安裝有巖心夾持器。
[0006]所述巖心夾持器與反應(yīng)釜內(nèi)壁相切。
[0007]所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)桶體均通過軸承與連接軸相連接。
[0008]所述連接軸與反應(yīng)釜底部采用螺紋連接。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0010]1.本發(fā)明系統(tǒng)中磁力傳動系統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)帶動旋轉(zhuǎn)桶體旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)桶體內(nèi)的螺旋葉輪跟著旋轉(zhuǎn)，隨著螺旋葉輪的旋轉(zhuǎn)將鉆井液吸入到螺旋葉輪下部，由于旋轉(zhuǎn)桶體的底部設(shè)有小孔，鉆井液通過小孔流動到旋轉(zhuǎn)桶體與高壓反應(yīng)釜內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，并形成由下向上的流動，達(dá)到模擬鉆井液的上返流動效果，而旋轉(zhuǎn)桶體和螺旋葉輪的旋轉(zhuǎn)則模擬鉆井液在井筒內(nèi)部時(shí)由于鉆具旋轉(zhuǎn)造成的的旋轉(zhuǎn)剪切效果，通過直流調(diào)速器控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速大小，可控制上返流動速度和旋轉(zhuǎn)剪切速度，實(shí)現(xiàn)在一臺設(shè)備上能同時(shí)模擬鉆井液的上返流動狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)流動狀態(tài)。
[0011]2.本發(fā)明中采用磁力傳動系統(tǒng)來模擬鉆井液的真實(shí)流動狀態(tài)，很好的解決了設(shè)備的高溫高壓密封問題。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1_直流電機(jī)2-直流調(diào)速器3-轉(zhuǎn)速傳感器4-磁力傳動系統(tǒng)5-反應(yīng)釜6-巖心夾持器7-旋轉(zhuǎn)桶體8-螺旋葉輪9-連接軸40-外轉(zhuǎn)子41-內(nèi)轉(zhuǎn)子
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0016]如圖1和圖2所示，鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，包括直流電機(jī)1、直流調(diào)速器2、磁力傳動系統(tǒng)4和反應(yīng)藎5，磁力傳動系統(tǒng)4由外轉(zhuǎn)子40和內(nèi)轉(zhuǎn)子41構(gòu)成，外轉(zhuǎn)子40與直流電機(jī)I采用固定方式連接，直流電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器3，轉(zhuǎn)速傳感器3和直流電機(jī)I分別通過數(shù)據(jù)線與直流調(diào)速器2相連接，反應(yīng)釜5安裝在外轉(zhuǎn)子40的中部，本發(fā)明中的反應(yīng)釜5采用耐高溫高壓的反應(yīng)釜，內(nèi)轉(zhuǎn)子41安裝在反應(yīng)釜5的內(nèi)部，內(nèi)轉(zhuǎn)子41通過連接軸9與旋轉(zhuǎn)桶體7串接在一起，內(nèi)轉(zhuǎn)子41和旋轉(zhuǎn)桶體7均通過軸承與連接軸9相連接，連接軸9與反應(yīng)釜5的底部采用螺紋連接；旋轉(zhuǎn)桶體7的內(nèi)壁焊接有螺旋葉輪8，旋轉(zhuǎn)桶體7的底部開設(shè)有孔，反應(yīng)釜5的釜壁上還安裝有巖心夾持器6，巖心夾持器6與反應(yīng)釜5的內(nèi)壁相切。
[0017]本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理如下:在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開直流電機(jī)1，直流電機(jī)I帶動磁力傳動系統(tǒng)4轉(zhuǎn)動，外轉(zhuǎn)子40和內(nèi)轉(zhuǎn)子41同時(shí)轉(zhuǎn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子41轉(zhuǎn)動時(shí)帶動旋轉(zhuǎn)桶體7旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)桶體7內(nèi)的螺旋葉輪8跟著旋轉(zhuǎn)，隨著螺旋葉輪8的旋轉(zhuǎn)將鉆井液吸入到螺旋葉輪8的下部，由于旋轉(zhuǎn)桶體7的底部設(shè)有小孔，鉆井液通過小孔流動到旋轉(zhuǎn)桶體7與高壓反應(yīng)釜5內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，并形成由下向上的流動，達(dá)到模擬鉆井液的上返流動效果，而旋轉(zhuǎn)桶體7和螺旋葉輪8的旋轉(zhuǎn)則模擬鉆井液在井筒內(nèi)部時(shí)由于鉆具旋轉(zhuǎn)造成的的旋轉(zhuǎn)剪切效果，通過直流調(diào)速器2控制直流電機(jī)I的轉(zhuǎn)速大小，可控制上返流動速度和旋轉(zhuǎn)剪切速度，實(shí)現(xiàn)在一臺設(shè)備上能同時(shí)模擬鉆井液的上返流動狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)流動狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括直流電機(jī)、直流調(diào)速器、磁力傳動系統(tǒng)和反應(yīng)釜，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器和直流電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與直流調(diào)速器相連接，所述磁力傳動系統(tǒng)由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成，所述外轉(zhuǎn)子與直流電機(jī)相連接，反應(yīng)釜安裝在所述外轉(zhuǎn)子的中部，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在反應(yīng)釜內(nèi)部，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接軸連接有旋轉(zhuǎn)桶體，所述旋轉(zhuǎn)桶體的內(nèi)壁固定連接有螺旋葉輪，旋轉(zhuǎn)桶體的底部開設(shè)有孔，所述反應(yīng)釜的釜壁上還安裝有巖心夾持器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述巖心夾持器與反應(yīng)釜內(nèi)壁相切。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)桶體均通過軸承與連接軸相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述連接軸與反應(yīng)釜底部采用螺紋連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井液井下動態(tài)循環(huán)模擬系統(tǒng)，包括直流電機(jī)、直流調(diào)速器、磁力傳動系統(tǒng)和反應(yīng)釜，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器和直流電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與直流調(diào)速器相連接，所述磁力傳動系統(tǒng)由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成，所述外轉(zhuǎn)子與直流電機(jī)相連接，反應(yīng)釜安裝在所述外轉(zhuǎn)子的中部，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在反應(yīng)釜內(nèi)部，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接軸連接有旋轉(zhuǎn)桶體，所述旋轉(zhuǎn)桶體的內(nèi)壁固定連接有螺旋葉輪，旋轉(zhuǎn)桶體的底部開設(shè)有孔，所述反應(yīng)釜的釜壁上還安裝有巖心夾持器。本發(fā)明系統(tǒng)自動化程度高，能真實(shí)模擬鉆井液井下循環(huán)狀態(tài)，克服了常規(guī)設(shè)備只能模擬鉆井液單一流動狀態(tài)的缺點(diǎn)。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號】CN104897858
【申請?zhí)枴緾N201510338702
【發(fā)明人】張群, 蘇文輝, 林中木, 黃凱文, 黃紹成, 張耀元, 王東超
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月17日