本发明涉及石油天然气等资源的钻完井工程技术领域，尤其涉及一种模拟油气井井下实际工况的井壁稳定实验装置。
背景技术：
油气井井壁稳定是钻完井作业的关键，井眼坍塌周期的准确测定，是现场钻完井作业的重要参考。
目前，井壁稳定实验装置考虑了部分井下工况，如井下温度、井下压力，但是不能考虑对井壁稳定影响较大的井下实际工况，如井斜、钻完井液紊流、气侵及岩屑污染等，根据现场钻完井作业经验发现现有实验结果与实际情况相差太远，对现场的指导意义相对较差。
综上所述，亟需发明一种模拟油气井井下实际工况的井壁稳定实验装置，以保障井下作业安全，提高作业效率，降低作业成本。
技术实现要素：
本发明提供了一种模拟油气井井下实际工况的井壁稳定实验装置，通过优化设计，以便在实验中既可以单独设定模拟井斜、井下温度、井下压力、气侵量及岩屑量等实验条件以进行单因素分析，又可以综合设定模拟井斜、井下温度、井下压力、钻完井液紊流、气侵量及岩屑量等实验条件以进行综合影响分析，同时提高实验的自动化程度及数据采集数量及质量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种模拟油气井井下实际工况的井壁稳定实验装置，其特征在于：由井斜模拟控制系统、井温模拟控制系统、井筒岩心冲刷模拟系统、气侵模拟系统及直读/存储式数采系统组成；
所述的井斜模拟控制系统由滑轨和实验架组成，所述的滑轨分为水平滑轨和竖直滑轨，且均安装在实验架上；
所述的井温模拟控制系统由呈矩阵分布的探头、数控恒温加热器、直读/存储式数控仪组成，探头和数控恒温加热器均连接直读/存储式数控仪，通过数控恒温加热器对钻完井液进行加热，通过探头及直读/存储式数控仪对模拟温度进行监控；
所述的井筒岩心冲刷模拟系统由电控针阀；钻完井液回收罐；高压软管；柱状岩心；单流阀；气泡石、紊流激发器；高压岩心夹持筒；自动转输泵；数控恒温加热器；高压驱动泵；高压硬管；钻完井液罐；岩屑添加漏斗组成，高压驱动泵对钻完井液加压，钻完井液回收罐依次连通高压硬管、自动转输泵、钻完井液罐、高压驱动泵、数控恒温加热器、高压软管、单流阀、高压岩心夹持筒、电控针阀；通过调节电控针阀的开度控制高压岩心夹持筒，模拟井下实际液压；通过岩屑添加漏斗和钻完井液罐调整钻完井液岩屑含量；通过气泡石、紊流激发器控制高压岩心夹持筒中的流态；
所述的气侵模拟系统由高压软管；气泡石、紊流激发器；高压岩心夹持筒；高压硬管；电动气嘴、流量计；气样瓶组成，气样瓶依次连通高压硬管、电动气嘴、流量计、高压软管及气泡石、紊流激发器和高压岩心夹持筒；
所述的直读/存储式数控系统由电控针阀；呈矩阵分布的探头；数控恒温加热器；电动气嘴、流量计；信号线；直读/存储式数控仪组成，探头采集高压岩心夹持筒中的钻完井液温度及压力，并经信号线传到直读/存储式数控仪，反馈信号通过信号线传到数控恒温加热器实现温度调控，电控针阀实现对高压岩心夹持筒内钻完井液的压力调控；通过电动气嘴、流量计采集钻井液流量及气样流量，并经信号线传到直读/存储式数采仪。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的探头包括井斜角探头、温度探头、压力计和水下电视探头，井斜角探头、温度探头、压力计和水下电视探头采集高压岩心夹持筒内的岩心冲蚀、垮塌等相图数据、井斜角数据，并经信号线传到直读/存储式数控仪；通过直读/存储式数控仪显示及存储钻井液流量、压力、针阀开度、岩屑沉积相及温度数据。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的钻完井液罐内部设有搅拌器。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
（1）实验条件能模拟井下实际工况，功能多，数据采集量大、自动化可视化程度高，数据展示界面友好。
（2）结构简单，加工方便，便于国产，成本低；
（3）应用前景良好，能完全淘汰现有井壁稳定实验装备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的结构示意图；
图中：1—电控针阀；2—钻完井液回收罐；3—高压软管；4—柱状岩心；5—探头；6—单流阀；7—气泡石、紊流激发器；8—高压岩心夹持筒；9—滑轨；10—自动转输泵；11—实验架；12—数控恒温加热器；13—高压驱动泵；14—高压硬管；15—电动气嘴、流量计；16—钻完井液罐；17—气样瓶；18—信号线；19—直读/存储式数控仪；20—岩屑添加漏斗。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实施例所述的一种模拟油气井井下实际工况的井壁稳定实验装置，由井斜模拟控制系统、井温模拟控制系统、井筒岩心冲刷模拟系统、气侵模拟系统及直读/存储式数采系统组成；
所述的井斜模拟控制系统由滑轨9和实验架11组成，所述的滑轨9分为水平滑轨和竖直滑轨，且均安装在实验架11上；
所述的井温模拟控制系统由呈矩阵分布的探头5、数控恒温加热器12、直读/存储式数控仪19组成，探头5和数控恒温加热器12均连接直读/存储式数控仪19，通过数控恒温加热器12对钻完井液进行加热，通过探头5及直读/存储式数控仪19对模拟温度进行监控；
所述的井筒岩心冲刷模拟系统由电控针阀1；钻完井液回收罐2；高压软管3；柱状岩心4；单流阀6；气泡石、紊流激发器7；高压岩心夹持筒8；自动转输泵10；数控恒温加热器12；高压驱动泵13；高压硬管14；钻完井液罐16；岩屑添加漏斗20组成，高压驱动泵13对钻完井液加压，钻完井液回收罐2依次连通高压硬管14、自动转输泵10、钻完井液罐16、高压驱动泵13、数控恒温加热器12、高压软管3、单流阀6、高压岩心夹持筒8、电控针阀1；通过调节电控针阀1的开度控制高压岩心夹持筒8，模拟井下实际液压；通过岩屑添加漏斗20和钻完井液罐16调整钻完井液岩屑含量；通过气泡石、紊流激发器7控制高压岩心夹持筒8中的流态；
所述的气侵模拟系统由高压软管3；气泡石、紊流激发器7；高压岩心夹持筒8；高压硬管14；电动气嘴、流量计15；气样瓶17组成，气样瓶17依次连通高压硬管14、电动气嘴、流量计15、高压软管3及气泡石、紊流激发器7和高压岩心夹持筒8；
所述的直读/存储式数控系统由电控针阀1；呈矩阵分布的探头5；数控恒温加热器12；电动气嘴、流量计15；信号线18；直读/存储式数控仪19组成，探头5采集高压岩心夹持筒8中的钻完井液温度及压力，并经信号线18传到直读/存储式数控仪19，反馈信号通过信号线18传到数控恒温加热器14实现温度调控，电控针阀1实现对高压岩心夹持筒内钻完井液的压力调控8；通过电动气嘴、流量计15采集钻井液流量及气样流量，并经信号线18传到直读/存储式数采仪19。
其中，在本实施例中，所述的探头5包括井斜角探头、温度探头、压力计和水下电视探头，井斜角探头、温度探头、压力计和水下电视探头采集高压岩心夹持筒8内的岩心冲蚀、垮塌等相图数据、井斜角数据，并经信号线18传到直读/存储式数控仪19；通过直读/存储式数控仪19显示及存储钻井液流量、压力、针阀开度、岩屑沉积相及温度数据。
其中，在本实施例中，所述的钻完井液罐16内部设有搅拌器。
更为具体的：
1、模拟井斜实验条件
通过调节滑轨模拟需要的井斜角，通过矩阵分布井斜角、温度、压力计、水下电视探头5实时采集井斜角数据并经信号线18传输到直读/存储式数控仪19进行数据图形展示及存储。
2、模拟井下温度实验条件
通过在直读/存储式数控仪19设定实验温度，指令通过信号线18传输传输到数控恒温加热器12控制对钻完井液进行自动加热。通过矩阵分布井斜角、温度、压力计、水下电视探头5采集高压岩心夹持筒8内钻完井液温度，经信号线18传输传输到直读/存储式数控仪19实现温度的闭环自动控制。
3、模拟井下压力实验条件
利用高压驱动泵13提供压力源，通过直读/存储式数控仪19发指令经信号线18传输传输到电控针阀1实现针阀开度控制。通过矩阵分布的井斜角、温度、压力计、水下电视探头5采集高压岩心夹持筒8内钻完井液压力数据，经信号线18传输传输到直读/存储式数控仪19实现温度的闭环自动控制。
4、模拟井下气侵实验
利用气样瓶17提供气样源经高压硬管14、高压软管3及气泡石、紊流激发器7进入高压岩心夹持筒8的钻完井液中。通过直读/存储式数控仪19发指令经信号线18传输传输到电动气嘴、流量计15实现气嘴开度控制。利用电动气嘴、流量计15采集气样流量数据经信号线18传输传输到直读/存储式数控仪19，实现气侵量的闭环自动控制。
5、模拟井下岩屑污染实验
利用钻井液罐16；岩屑添加漏斗20控制岩屑加量及在钻完井液中搅拌均匀，实现井下岩屑污染模拟。利用5—矩阵分布井斜角、温度、压力计、水下电视探头采集岩屑在高压岩心夹持筒8中的冲蚀、坍塌相图数据，并经信号线18传到直读/存储式数采仪19。
6、井壁稳定测定实验
通过矩阵分布井斜角、温度、压力计、水下电视探头5采集高压岩心夹持筒8中的柱状岩心4经实验流体长期而发生的冲蚀、坍塌相图数据，并经信号线18传到直读/存储式数采仪19。
7、实验调节设定、实验数据展示及存储
实验条件设定，详见上述1～6条。
利用直读/存储式数采仪19以时间为标准，在面板上同步展示井斜角、温度、压力、流量、电控针阀1开度、电动气嘴、流量计15开度及岩心冲蚀、坍塌相图，所有数据同步后台存储于可移动式存储卡。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。