一种取心模拟实验装置的制作方法

本发明属于钻井，具体地，涉及一种取心模拟实验装置。

背景技术：

1、在石油天然气等钻井过程中，需要对地层进行钻探取心，并对取得的岩心进行各种参数检测。根据地质勘查工作或工程的需要，使用环状岩心钻头及其他取心工具，从孔内取出的圆柱状岩石样品即为岩心。

2、随着对石油天然气的进一步开发，深海钻探工作越来越多。但是，工作人员对于海底工作需要的各项工作参数还处于探索阶段。

3、现有取心工具中的取心、上提等工作步骤都只能在常压下进行，无法根据需要调节钻柱内的压力，模拟深海工作环境，不能从整体上反映取心工具的关键机构在深海有绝对压力的情况下的工作状态，也没法根据试验确定海底工作需要设定的各种工作参数，只能在实际深海应用中慢慢摸索，浪费了大量人力、物力。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种取心模拟实验装置，其能够在钻机模拟机构内密封加压，模拟深海压力工作环境。

2、根据本发明，提供了一种取心模拟实验装置，包括：模拟井筒；设置在所述模拟井筒底部的岩样筒，所述岩样筒内用于盛装模拟地层的岩心样品；用于钻探的钻机模拟机构；将所述钻机模拟机构和所述岩样筒密封式连接的钻具密封机构；以及与钻机模拟机构连接的钻井液循环机构，所述钻井液循环机构能够向钻机模拟机构内部加压；其中，所述钻机模拟机构包括保压上提机构，用于在加压的密封状态下上提岩心样品。

3、在一个实施例中，所述钻机模拟机构还包括从上到下依次连接在所述保压上提机构下部的模拟钻柱和钻具组合，所述保压上提机构包括：与所述模拟钻柱相连的外筒；滑动设置在所述外筒内部的提拉杆，在所述提拉杆上设置有用于与所述外筒密封连接的活塞；以及与所述提拉杆连接的用于打捞岩心样品的打捞机构；其中，在所述外筒的筒壁上设置有上充泄压接头和下充泄压接头，所述上充泄压接头和所述下充泄压接头能够充压推动所述活塞移动，从而控制所述提拉杆移动。

4、在一个实施例中，所述外筒包括上连接筒、中连接筒和下连接筒，在所述上连接筒和所述中连接筒之间以及所述中连接筒和所述下连接筒之间分别设置有上密封接头和下密封接头，所述提拉杆与所述上密封接头和所述下密封接头密封式滑动连接，所述活塞位于所述上密封接头和所述下密封接头之间，所述上充泄压接头位于所述活塞和所述上密封接头之间，所述下充泄压接头位于所述活塞和所述下密封接头之间。

5、在一个实施例中，所述钻具密封机构包括下法兰盘、上法兰盘和第一密封接头，所述下法兰盘通过密封件设置在所述岩样筒的顶部，所述第一密封接头通过密封件设置在所述上法兰盘的顶部，所述上法兰盘和所述下法兰盘之间通过螺栓连接，所述第一密封接头用于与所述钻具组合连接。

6、在一个实施例中，所述第一密封接头包括连接部和设置在所述连接部下部的循环部，所述连接部的内径小于所述循环部的内径，在所述循环部上设置有出水接头，所述出水接头与所述钻井液循环机构连接。

7、在一个实施例中，在所述连接部的内部设置有防磨套和用于与所述钻具组合密封连接的密封圈。

8、在一个实施例中，所述打捞机构包括用于与下连接筒连接的绳接头、设置在所述绳接头下端的钢丝绳以及设置在所述钢丝绳下端的打捞头，所述打捞头用于打捞钻机模拟机构钻取的样品，在所述绳接头上设置有用于钻井液循环通过的通孔。

9、在一个实施例中，所述钻机模拟机构还包括可拆卸式密封设置在所述保压上提机构下端的模拟钻柱。

10、在一个实施例中，所述模拟钻柱与所述保压上提机构通过抱箍连接。

11、在一个实施例中，所述抱箍包括两个半圆形的卡箍，两个所述卡箍通过螺栓连接。

12、在一个实施例中，在所述卡箍上沿径向设置有止转螺钉，所述止转螺钉能够抵住所述模拟钻柱和所述保压上提机构，用于使所述模拟钻柱和所述保压上提机构同步转动。

13、在一个实施例中，在所述模拟钻柱与所述保压上提机构的连接处设置有将两者密封连接的密封环。

14、与现有技术相比，本申请的优点如下。

15、本发明将钻机模拟机构的各部件之间密封连接，钻井液循环机构与钻机模拟机构连接。在这种设置下，一方面，钻井液循环机构能够在模拟正常井下工作时的钻井液循环；另一方面，钻井液循环机构能够向钻机模拟机构加压，从而模拟在深海压力环境下的工作状态。

技术特征：

1.一种取心模拟实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述钻机模拟机构(3)还包括从上到下依次连接在所述保压上提机构(32)下部的模拟钻柱(33)和钻具组合(31)，所述保压上提机构(32)包括：

3.根据权利要求2所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述外筒包括上连接筒(321)、中连接筒(322)和下连接筒(323)，在所述上连接筒(321)和所述中连接筒(322)之间以及所述中连接筒(322)和所述下连接筒(323)之间分别设置有上密封接头(324)和下密封接头(325)，所述提拉杆(326)与所述上密封接头(324)和所述下密封接头(325)密封式滑动连接，所述活塞(327)位于所述上密封接头(324)和所述下密封接头(325)之间，所述上充泄压接头(328)位于所述活塞(327)和所述上密封接头(324)之间，所述下充泄压接头(329)位于所述活塞(327)和所述下密封接头(325)之间。

4.根据权利要求3所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述钻具密封机构(5)包括下法兰盘(51)、上法兰盘(52)和第一密封接头(53)，所述下法兰盘(51)通过密封件设置在所述岩样筒(2)的顶部，所述第一密封接头通过密封件设置在所述上法兰盘(52)的顶部，所述上法兰盘(52)和所述下法兰盘(51)之间通过螺栓连接，所述第一密封接头(53)用于与所述钻具组合(31)连接。

5.根据权利要求4所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述第一密封接头(53)包括连接部(531)和设置在所述连接部(531)下部的循环部(532)，所述连接部(531)的内径小于所述循环部(532)的内径，在所述循环部(532)上设置有出水接头(533)，所述出水接头(533)与所述钻井液循环机构(4)连接。

6.根据权利要求5所述的取心模拟实验装置，其特征在于，在所述连接部(531)的内部设置有防磨套(534)和用于与所述钻具组合(31)密封连接的密封圈。

7.根据权利要求6所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述打捞机构(6)包括用于与下连接筒(323)连接的绳接头(61)、设置在所述绳接头(61)下端的钢丝绳(62)以及设置在所述钢丝绳(62)下端的打捞头(63)，所述打捞头(63)用于打捞钻机模拟机构(3)钻取的样品，在所述绳接头(61)上设置有用于钻井液循环通过的通孔(65)。

8.根据权利要求7所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述钻机模拟机构(3)还包括可拆卸式密封设置在所述保压上提机构(32)下端的模拟钻柱(33)。

9.根据权利要求8所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述模拟钻柱(33)与所述保压上提机构(32)通过抱箍(8)连接。

10.根据权利要求9所述的取心模拟实验装置，其特征在于，所述抱箍(8)包括两个半圆形的卡箍(81)，两个所述卡箍(81)通过螺栓连接。

11.根据权利要求10所述的取心模拟实验装置，其特征在于，在所述卡箍(81)上沿径向设置有止转螺钉(82)，所述止转螺钉(82)能够抵住所述模拟钻柱(33)和所述保压上提机构(32)，用于使所述模拟钻柱(33)和所述保压上提机构(32)同步转动。

12.根据权利要求11所述的取心模拟实验装置，其特征在于，在所述模拟钻柱(33)与所述保压上提机构(32)的连接处设置有将两者密封连接的密封环(83)。

技术总结
本发明提供种一种取心模拟实验装置，包括：模拟井筒；设置在模拟井筒底部的岩样筒，岩样筒内用于盛装模拟地层的样品；用于钻探的钻机模拟机构；将钻机模拟机构和岩样筒密封式连接的钻具密封机构；以及与钻机模拟机构连接的钻井液循环机构，钻井液循环机构能够向钻机模拟机构内部加压；其中，钻机模拟机构包括保压上提机构，用于在加压的密封状态下上提岩心样品。本发明将钻机模拟机构的各部件之间密封连接，钻井液循环机构与钻机模拟机构连接。在这种设置下，一方面，钻井液循环机构能够在模拟正常井下工作时的钻井液循环；另一方面，钻井液循环机构能够向钻机模拟机构加压，从而模拟在深海压力环境下的工作状态。

技术研发人员：裴学良,陈锐,刘晗,任红,陈勇,张辉,张锐,赵宗锋
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16