本实用新型涉及用于模拟石油钻井的实验装置，提供了一种全尺寸定向井钻井液携岩效率评价装置。
背景技术：
目前在石油工程领域，定向井钻井技术已经成为最常用的钻井技术，采用定向钻井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量，具有显著的经济效益和社会效益。目前定向井的井斜角往往超过60°甚至接近90°，这就给定向井井眼清洁带来了技术难题。
由于重力沉降的原因，在井壁下侧极易发生岩屑沉降堆积，岩屑堆积过多则形成岩屑床。环空岩屑堆积的后果是增大钻具的扭矩，上提下放钻具摩阻大，起下钻和下套管困难，钻具磨损大，甚至造成黏附卡钻、电测遇阻等问题。如胜利油田非常规水平井由于钻井液携岩能力不足，井下岩屑堆积成床，每次起下钻均需要反复划眼。为防止减少井下复杂情况，弄清定向井水平井岩屑运移机理以及如何防止岩屑堆积成床已成为亟需解决的技术难题。
为了保持定向井的井眼清洁，对钻井液的性能参数要求较高：一是具有良好的流变参数，在一定的工程参数范围内携带能力强，能将钻屑从井下带到地面进行分离；二是具有良好的悬浮能力，定向井的水平位移往往超过1000米，大位移井甚至超过5000米，起下钻时间长，因此钻井液的悬浮稳定性能减少岩屑床的形成；三是良好的润滑性，定向井尤其是大位移井钻井成本较高，良好的润滑性能保证起下钻顺畅和节约动力消耗，缩短钻井时间和有效减少钻井风险和井下事故复杂。
目前我国定向井钻井液技术尤其是大位移井钻井液技术与国外同类技术有很大的差距,且目前的实验装置不能准确评价定向井钻井液携岩效率的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是为了填补现有技术的空白，为定向井钻井液技术研究提供一种能够模拟，并能可视化观察定向井岩屑运移规律，有效地评价钻井液携岩效率的定向井钻井液携岩效率评价实验装置。
一种定向井钻井液携岩效率评价实验装置，包括供液系统、模拟井筒及模拟钻杆、提升装置、岩屑添加装置、控制系统和数据采集处理系统。其中：
供液系统包括供液泵、储液罐、固液分离器、流量计、加热器和连接管路，其中加热器包括设置在储液罐内的加热棒、若干个温度传感器和温控器；
模拟井筒为全尺寸的模拟井筒，包括若干节模拟井筒依次连接组成；
模拟钻杆为全尺寸的模拟钻杆，模拟钻杆沿轴向设有液体流入通道，该模拟钻杆通过支架固定插装在模拟井筒内，模拟钻杆的外壁与模拟井筒的内壁形成液体流出通道；
提升装置包括设置在模拟井筒上、下的支架，与下支架配合滑动的地面导轨，以及与上支架配合的提升机；
岩屑添加装置包括加砂桶和螺杆泵、三通阀，三通阀一路接入供液泵输出管道，一路接入加砂桶顶部，一路直接接入模拟井筒底部，同时加砂桶底部通过螺杆泵接入模拟井筒底部；
控制系统包括，与供液泵连接并调整供液泵转速，与加热器连接并调整供液温度，以及与螺杆泵连接并控制螺杆泵启闭；
数据采集处理系统包括设置在模拟井筒内壁上的若干温度和压力传感器，以及与温度和压力传感器、流量计连接的中央控制器和数据采集处理软件。
上述方案进一步包括：
所述固液分离器的出液口处设有220目筛网。
模拟井筒为钢化玻璃制成，在井筒侧面有若干刻度尺，精确度为1毫米，同时模拟井筒的底部有若干个取样口。
模拟井筒的上下断面有环形凹槽，两个凹槽之间有O型圈密封，每个井筒的靠下端面处有法兰，整个模拟井筒上的法兰通过长螺栓连接。
本实用新型通过模拟定向井钻井液过程中钻井液的高温流动性、携岩效率，可直观研究钻井液携岩效果，并可模拟钻井液流变参数、排量以及井斜、钻屑量与钻屑粒径对钻井液携岩效率的影响规律，真实有效地评价钻井液的携岩效率，为定向井钻井液技术研究提供一种实验装置和评价手段。
附图说明
附图1为本实用新型一种典型实施例的结构示意简图；
图中：1是模拟井筒，2是流量计，3是固液分离器，4是储液罐，5是供液泵，6是控制阀。
具体实施例
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
一种定向井钻井液携岩效率评价实验装置，包括供液系统、模拟井筒及模拟钻杆、提升装置、岩屑添加装置、控制系统和数据采集处理系统。
供液系统包括供液泵5、储液罐4、固液分离器3、流量计2、加热器和连接管路，其中加热器包括设置在储液罐4内的加热棒、若干个温度传感器和温控器。供液系统钻井液的流向为：储液罐中的钻井液经加热后，在供液泵的作用下经流量计进入模拟钻杆的轴向通孔，之后从模拟钻杆与模拟井筒之间的流出，再经过固液分离器返回储液罐中。
模拟井筒1为全尺寸的模拟井筒，包括若干节模拟井筒依次连接组成。
进一步的，模拟井筒1的上下断面有环形凹槽，两个凹槽之间有O型圈密封，每个井筒的靠下端面处有法兰，整个模拟井筒1上的法兰通过长螺栓连接，确保模拟井筒在吊起时不会因为钻井液、模拟钻杆和自身的重量发生破裂。 模拟井筒为钢化玻璃制成，在井筒侧面有若干刻度尺，精确度为1毫米。同时在模拟井筒的底部有若干个取样口，通过取样口，可以在线取样进行岩屑的粒度分析。
模拟钻杆为全尺寸的模拟钻杆，模拟钻杆沿轴向设有液体流入通道，该模拟钻杆通过支架固定插装在模拟井筒1内，模拟钻杆的外壁与模拟井筒的内壁形成液体流出通道。
提升装置包括设置在模拟井筒上、下的支架，与下支架配合滑动的地面导轨，以及与上支架配合的提升机。模拟井筒通过支架安放在地面导轨上，在墙上另有提升导轨，通过提升装置可以确保模拟井筒与地面形成一定的夹角。
岩屑添加装置包括加砂桶和螺杆泵、三通阀，三通阀一路接入供液泵输出管道，一路接入加砂桶顶部，润湿模拟岩屑，增加其流动性，同时加砂桶底部通过螺杆泵接入模拟井筒底部；一路直接接入模拟井筒底部，直接冲刷管道内的岩屑。该措施极大地提高了钻井液对模拟岩屑的冲刷效率，完全解决了岩屑堵塞管道问题。
控制系统包括，与供液泵5连接并调整供液泵转速，与加热器连接并调整供液温度，以及与螺杆泵连接并控制螺杆泵启闭。该部分科技集成控制，也可以单独控制。
数据采集处理系统包括设置在模拟井筒内壁上的若干温度和压力传感器，以及与温度和压力传感器、流量计2连接的中央控制器和数据采集处理软件。温度和压力传感器的数量根据测试需要设置。
固液分离器，为一个圆柱形罐，钻井液从罐一侧的阀门进入，在罐的上部位置有一个220目筛布，通过螺栓连接在罐的支撑板上，岩屑沉降在底部，试验结束后将底部阀门打开后直接取样称重，大大提高了数据的准确性。
按照前述定向井钻井液携岩效率评价实验装置的试验方法：
首先依照定向井钻井液配方，在配浆罐中依次加入各种处理剂后，配制成钻井液，然后加热到设定温度。用提升装置将模拟井筒沿导轨提到设定角度。通过控制系统控制供液泵的流量，钻井液从配浆罐流出，经供液泵、连接管路进入模拟钻杆、模拟井筒环空，经过流量计、固液分离器，最后流入配浆罐，形成完整的钻井液循环回路。
钻井液流动实验：利用加热器将配制好的钻井液升温至所需温度，启动供液泵，通过控制系统调节供液泵转速，钻井液经模拟钻杆上的轴向流入通道下行至井底，并由模拟钻杆外壁与模拟井壁内壁之间的空隙返回，建立循环；实验开始后，数据采集处理系统自动记录钻井液流量和流经模拟井筒不同位置时的温度和压力，实现压力损耗实验。
携岩效率测试实验：试验开始前，称取一定重量的岩屑m0，将其加入岩屑添加装置，并通过钻井液循环带出模拟井筒，经固液分离器实现固液分离，完成模拟携岩过程；试验过程中记录岩屑床的厚度，通过取样口取样进行粒度分析，通过井筒底部接口冲洗岩屑床，岩屑搜集干燥称重m1，从固液分离器中收集模拟岩屑并称重m2，根据下面公式计算携岩效率S
S=( m0- m1)/ m0×100%。
实验过程中调节提升装置，改变模拟井筒的角度，进行不同角度的钻井液流动实验和携岩效率测试实验。