本發(fā)明公開了一種變溫鉆井模擬實驗設(shè)備，包括：動力裝置、鉆具裝置、鉆井液注入裝置、巖樣加壓裝置和鉆井液回收裝置；鉆具裝置包括順次連接的雙壁鉆桿、換流接頭和鉆頭，雙壁鉆桿與動力裝置連接，換流接頭用于向鉆頭交替輸送高溫鉆井液、低溫鉆井液；鉆井液注入裝置與雙壁鉆桿連接，用于向雙壁鉆桿注入高溫鉆井液和低溫鉆井液；巖樣加壓裝置位于鉆頭下方。本發(fā)明的變溫鉆井模擬實驗設(shè)備可測量鉆井液高、低溫交替條件下鉆頭的鉆進效率，通過改變高、低溫鉆井液的溫度和井底作用時間，從而模擬不同鉆井液工況，可對變溫鉆井效率進行綜合評估，從而為變溫鉆井技術(shù)方案制定提供實驗數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣勘探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變溫鉆井模擬實驗設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著常規(guī)油氣資源的日益萎縮，深部油氣和非常規(guī)油氣資源成為勘探開發(fā)的新方向。由此帶來了一系列鉆井難題，地層可鉆性差、鉆井效率低是其中的一個突出問題。巖石可鉆性由巖石自身的物理力學(xué)性質(zhì)和鉆頭破巖能力兩方面決定。目前，現(xiàn)有高效破巖技術(shù)主要集中于提高鉆井工具的破巖能力這一途徑，被動適應(yīng)所鉆地層的巖石可鉆性，提速效果不佳。

巖石作為一種非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性的地質(zhì)材料，溫度對其物理力學(xué)性質(zhì)和變形特征有著顯著的影響。利用溫度效應(yīng)，改變巖石原有物理力學(xué)性質(zhì)，可主動降低巖石可鉆性，進而在現(xiàn)有鉆井條件下實現(xiàn)高效破巖。鉆井過程中井底鉆井液注入條件是變溫鉆井的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，因此亟待開發(fā)一種可以模擬鉆井液不同注入溫度、井底作用時間等條件的變溫鉆進模擬實驗設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種變溫鉆井模擬實驗設(shè)備，通過該設(shè)備可以模擬在高、低溫鉆井液交替作用下巖石鉆進過程，從而對不同鉆井液溫度、井底作用時間等因素下巖石鉆進效率進行評價，為變溫鉆井技術(shù)方案的制定提供實驗數(shù)據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：變溫鉆井模擬實驗設(shè)備，所述變溫鉆井模擬實驗設(shè)備包括：動力裝置、鉆具裝置、鉆井液注入裝置和巖樣加壓裝置；

所述鉆具裝置包括順次連接的雙壁鉆桿、換流接頭和鉆頭，所述雙壁鉆桿與所述動力裝置連接，所述換流接頭用于向所述鉆頭交替輸送高溫鉆井液、低溫鉆井液；

所述鉆井液注入裝置與所述雙壁鉆桿連接，所述鉆井液注入裝置包括高溫鉆井液注入裝置和低溫鉆井液注入裝置，用于向所述雙壁鉆桿注入高溫鉆井液和低溫鉆井液；

所述巖樣加壓裝置位于所述鉆頭的下方。

以下是對本發(fā)明的變溫鉆井模擬實驗設(shè)備的多項進一步改進之處：

其中，所述動力裝置包括巖心鉆機，所述巖心鉆機包括鉆機立軸，所述鉆機立軸與所述雙壁鉆桿連接。

其中，所述雙壁鉆桿包括套裝在一起的鉆桿內(nèi)管和鉆桿外管，所述鉆桿內(nèi)管與所述鉆桿外管之間為鉆桿環(huán)形通道。

其中，所述換流接頭包括接頭外管、設(shè)置于所述接頭外管內(nèi)腔的接頭內(nèi)管和設(shè)置于所述接頭內(nèi)管內(nèi)腔的閥芯組件，所述接頭內(nèi)管與所述接頭外管之間為接頭環(huán)形通道；

所述接頭內(nèi)管內(nèi)腔固定設(shè)置有閥座，所述閥座設(shè)有閥座中心孔和位于所述閥座中心孔側(cè)部的閥座過流孔，所述接頭內(nèi)管的管壁設(shè)有管壁過流孔，所述管壁過流孔位于所述閥座下方；

所述閥芯組件包括上閥芯、上閥簧、下閥芯、下閥簧；所述上閥芯包括上限位部、下限位部和連接所述上限位部與下限位部的芯桿部，所述芯桿部安裝于所述閥座中心孔，所述上閥簧套設(shè)于所述芯桿部外，并位于所述閥座與所述上限位部之間；所述下閥芯位于所述閥座的下方，所述下閥簧抵靠于所述下閥芯下端，所述下閥芯為中空的筒狀閥芯，所述筒狀閥芯的筒壁設(shè)有筒壁過流孔，所述筒壁過流孔與所述接頭內(nèi)管的所述管壁過流孔周期性地接通或者錯開。