0029](5)本发明的水平定向钻环空多场耦合模拟钻进实验装置通过球阀控制将振动筛和三通管串联成为自循环系统，实现从透明管道排出的泥料自主筛分；
[0030](6)本发明所具备的可控参数多，能够针对不同的工况做出适当调节，实验系统应用广泛。
【附图说明】
[0031]图1为本发明的一种水平定向钻多场耦合钻进模拟实验装置示意图。
[0032]图2为本发明的扩孔器侧面示意图。
[0033]图3为本发明的扩孔器轴向示意图。
[0034]图4为本发明的动力端锥形接头侧面示意图。
[0035]图5为本发明的动力端锥形接头轴向示意图。
[0036]图6为本发明的尾部偏心转接头侧面示意图。
[0037]图7为本发明的尾部偏心转接头轴向示意图。
[0038]图8为本发明的尾部偏心转接头仰视示意图。
[0039]图9为本发明的尾部盖板及加重砝码安装侧面示意图。
[0040]图10为本发明的尾部盖板及加重砝码安装轴向示意图。
[0041]图11为本发明的动力端支撑台侧面示意图。
[0042]图12为本发明的动力端支撑台轴向示意图。
[0043]图13为本发明的尾部支撑台示意图。
[0044]图14为图1的A-A剖面示意图。
[0045]图15为本发明的管道支撑架A侧面示意图。
[0046]图16为本发明的管道支撑架A轴向示意图。
[0047]上述图中:1-泥浆罐，2-泥浆栗，3-球阀D，4-球阀C，5_球阀A，6_球阀B，7_节流阀，8-电磁流量计，9-动力端锤形转接头，10-透明管道，11-尾部偏心转接头，12-尾部盖板，13-振动筛，14-变频器，15-调速电机，16-减速箱，17扩孔器，18-钻杆，19-分动器，20-加重砝码，21-动力支撑台，22-尾部支撑台，23-地锚，24-地锚，25管道支撑架A，26-管道支撑架B，27-压力传感器，28-加料电机，29-进料漏斗，30-螺旋进料器，31-岩肩控制阀，32-超声多普勒探头，33-超声波信号采集器，34-数据处理终端，35-顶部高速摄像机，36-侧面高速摄像机，37-减速箱密封法兰，38-注浆口，39-排浆口。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0049]本发明提供了一种水平定向钻环空多场耦合模拟钻进实验方法，包括以下步骤:
[0050](1)搭建实验环境:
[0051]将透明管道水平放置，将钻杆水平穿过透明管道，钻杆的一端连接调速电机，另一端通过分动器悬挂加重砝码，在透明管道上布置2对以上超声多普勒探头，每对中的2个超声多普勒探头分别位于透明管道的顶部和侧面，各对超声多普勒探头沿透明管道轴向均匀分布，在透明管道侧面和顶部放置摄像机；
[0052](2)调节泥浆输入速度，以进行钻杆、泥浆耦合运动分析:
[0053]调速电机调节钻杆回转速度，向透明管道的注入端以稳定流速输入泥浆，测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量，利用超声波信号采集器采集剖面流场分布二维数据，利用摄像机采集透明管道中钻杆的水平运动状态数据和垂直运动状态数据；
[0054](3)调节泥浆输入速度，以进行钻杆、泥浆耦合运动分析:
[0055]调节泥浆输入透明管道的速度，利用调速电机控制钻杆回转速度稳定，测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量，利用超声波信号采集器采集剖面流场分布二维数据，利用摄像机采集透明管道中钻杆的水平运动状态数据和垂直运动状态数据；
[0056](4)调节钻杆回转速度，以进行钻杆、泥浆、岩肩耦合运动分析:
[0057]调速电机调节钻杆回转速度，向透明管道的注入端以稳定流速输入泥浆和岩肩，记录岩肩总加入量，测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量，利用超声波信号采集器采集剖面流场分布二维数据，利用摄像机采集透明管道中岩肩床和钻杆的水平运动状态数据和垂直运动状态数据；
[0058](5)调节泥浆输入速度，以进行钻杆、泥浆、岩肩耦合运动分析:
[0059]调节泥浆输入透明管道的速度，利用调速电机控制钻杆轴向转动，记录岩肩总加入量，测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量，利用超声波信号采集器采集剖面流场分布二维数据，利用摄像机采集透明管道中岩肩床和钻杆的水平运动状态数据和垂直运动状态数据；
[0060](6)调节岩肩注入速度，以进行钻杆、泥浆、岩肩耦合运动分析:
[0061]调节岩肩注入泥浆的速度，利用调速电机控制钻杆轴向转动，记录岩肩总加入量，测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量，利用超声波信号采集器采集剖面流场分布二维数据，利用摄像机采集透明管道中岩肩床和钻杆的水平运动状态数据和垂直运动状态数据。
[0062]参照图1，本发明同时提供了一种基于上述方法的水平定向钻环空多场耦合模拟钻进实验装置，包括用于观察的透明管道10、与透明管道连通的泥浆罐1，以及穿过透明管道管体的钻杆18，透明管道10可以由管道支撑架A25和管道支撑架B26支撑，透明管道10的排出端通过三通管A与振动筛13连通，振动筛13通过三通管B与泥浆罐1连通，泥浆罐1通过三通管C与透明管道10连通，其中，三通管A的a端连通透明管道10的排出端，三通管A的b端通过球阀A5连通振动筛13的入口，三通管A的c端通过球阀B6与三通管B的a端连通，三通管B的b端连通振动筛13的出口，三通管B的c端连通泥浆罐1的回收口，泥浆罐1底部的循环出口安装有泥浆栗2，泥浆栗2与三通管C的a端连通，三通管C的c端通过球阀C4通向泥浆罐1顶部的循环入口，三通管C的b端通过球阀D3与三通管D的a端连通，三通管D的c端与透明管道10的注入端连通，三通管D的b端通过岩肩控制阀31与岩肩加料装置连通；球阀D3与岩肩控制阀31之间设有电磁流量计7和节流阀8，透明管道10内设有压力传感器27 ;钻杆18顶端安装有由变频控制器14控制的调速电机15，所述调速电机15通过减速箱16连接在钻杆18顶端。钻杆尾端安装有加重砝码20 ;在透明管道上布置2对以上超声多普勒探头32，每对中的2个超声多普勒探头32分别位于钻杆18两侧，各对超声多普勒探头32沿透明管道10轴向均匀分布，超声多普勒探头32通过超声波信号采集器33与数据处理终端34连接；在透明管道10侧面和顶部放置摄像机，位于透明管道10顶部的摄像机称为顶部高速摄像机35，位于透明管道10侧面的摄像机称为侧面高速摄像机36，
[0063]所述三通管A、三通管B、三通管C和三通管D均采用透明钢丝软管。
[0064]所述透明管道的注入端和排出端各通过锥形转接头与三通管连通，锥形转接头的大头与透明管道连接。位于注入端的锥形转接头称为动力端锤形转接头9，位于排出端的锥形转接头称为尾部偏心转接头11。
[0065]所述岩肩加料装置包括由动力装置驱动的螺旋进料器30，螺旋进料器30的一端通过岩肩控制阀31与三通管D的b端连通，螺旋进料器的另一端安装有进料漏斗29，螺旋进料器30可以由加料电机28驱动。
[0066]所述摄像机采用高速摄像机。
[0067]所述透明管道采用亚克力材料。
[0068]所述钻杆的两端各由一个支撑台支撑，位于钻杆顶端的支撑台称为动力支撑台21，如图11和图12所示，位于钻杆尾端的支撑台称为尾部支撑台22，如图13所示，动力支撑台21和尾部支撑台22可以分别由地锚23和地锚24固定于地面，
[0069]下面结合本发明提供的装置对实验步骤做详细描述:
[0070](1)参照图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12，将动力支撑台21通过地锚23与地基固定，调速电机15和减速箱16通过螺栓与动力支撑台21固定，将动力端锥形转接头9与减速箱密封法兰37连接，减速箱动力输出依次连接扩孔器17、钻杆18、分动器19，扩孔器17与动力端锥形转接头9配合，可以使注浆口 38输入的泥浆、岩肩混合物充分搅拌，符合实际工况。将透明管道10放置于图15和图16所示的管道支撑架A25以及管道支撑架B26上，两端分别与动力端锥形转接头9连接和尾部偏心转接头11连接，将钢丝绳穿过尾部盖板12并连接分动器19和加重砝码20，然后将尾部盖板12与偏心转接头11连接。根据管道