一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109681113A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201710970794.8(22)申请日2017.10.18(71)申请人中石化石油工程技术服务有限公司地址100028北京市朝阳区惠新东街甲6号第12层申请人中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院(72)发明人李帮民侯树刚席宝滨杨玄兰凯彭彬(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人陈志海李海建(51)Int.Cl.E21B4/02(2006.01)E21B7/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置(57)摘要本发明公开了一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置，主要由围压釜加压系统、强磁中心管控制系统与高压泵组成，所有测量及控制仪器均可实现远程控制与记录。该装置可模拟不同的X/Y水平方向地应力与Z方向静液柱压力，将真三轴围压加载与射流破岩有机结合在一起，且中心管可高速连续旋转，以解决现有射流破岩实验装置无法真实模拟钻井过程中井底岩石的受力状况与螺杆、涡轮等复合钻具井下高速旋转工况的问题，分析得到所受X/Y两个方向地应力和井筒内静液柱压力对射流破岩效率的影响规律，为明晰围压条件下不同物性岩心的射流破岩门限压力的变化规律与高压喷射钻井技术的应用提供一种室内研究手段。CN109681113ACN109681113A权利要求书1/1页1.一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置，其特征在于，包括围压釜加压系统、射流破岩系统和流体供给系统；所述围压釜加压系统包括：围压釜本体(10)和加压模块；所述加压模块能够为所述围压釜本体(10)内的岩样加载应力；所述射流破岩系统包括：喷嘴(4)和旋转机构；所述旋转机构能够驱使所述喷嘴(4)旋转；所述流体供给系统提供的高压流体介质能够通过所述射流破岩系统作用于所述岩样。2.根据权利要求1所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述射流破岩系统还包括中心管(3)；所述中心管(3)固定连接于所述喷嘴(4)，所述旋转机构能够驱使所述中心管(3)旋转。3.根据权利要求1所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述旋转机构为磁力旋转机构。4.根据权利要求2所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述旋转机构包括：外磁铁(5)、内磁铁(6)和直流电机(8)；所述内磁铁(6)安装于所述中心管(3)外部，所述外磁铁(5)安装于所述内磁铁(6)外部；所述直流电机(8)能够向所述外磁铁(5)和所述内磁铁(6)输出电流使两者形成相同磁极相斥旋转。5.根据权利要求1所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述加压模块的数量为至少三个，能够为所述围压釜本体(10)内的所述岩样加载方向和大小均不同的应力，且三个所述应力不在同一平面内。6.根据权利要求5所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述加压模块包括X方向加压模块和Y方向加压模块，且其中至少一个为液压加压模块。7.根据权利要求1所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述喷嘴(4)与所述岩样之间的距离可调节。8.根据权利要求2所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述射流破岩系统还包括用于控制所述中心管(3)移动以调节所述喷嘴(4)与所述岩样之间距离的伺服电机(7)。9.根据权利要求8所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述射流破岩系统还包括用于测量所述中心管(3)移动距离的测距仪(9)。10.根据权利要求1所述的真三轴射流破岩装置，其特征在于，所述围压釜本体(10)的侧面设有可拆卸的侧盖(11)。2CN109681113A说明书1/6页一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置技术领域[0001]本发明涉及石油天然气技术领域，特别涉及一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置。背景技术[0002]随着传递到井底的水力能量大幅度提高，井底的水力能量有时并不只局限于净化井底，在上部井段和软—中硬地层，当射流的压力超过岩石的强度，将会起到明显的水力破岩作用，国内外石油钻井工程中的大量事实表明，在相同地层与设备、工艺参数条件下，水力喷射钻井比普通钻井速度提高一倍以上，且随着泵压与水功率的增加效果愈加明显。但是盲目增加水功率会导致泵压过高，设备能耗增加，提速不提效，也增加了设备运转负荷。同时，随着井深的增加，破岩门限压力逐渐提高，机械钻速逐渐降低，如何应用高压喷射钻井技术与机械联合破岩，提高喷嘴破岩水力能量，以提高机械钻速。在这种情况下，需要对不同物性参数岩石的门限压力进行研究，以达到拓宽高压喷射钻井技术的适用范围与更经济高效推广应用的目的。[0003]由于井深、围压、地层岩性与射流破岩门限压力的匹配关系缺乏有效研究手段，不同物性参数岩石的破岩门限压力尚不明确。需