一种高温钻进气驱携屑式实验装置及方法

本发明属于地质勘探，尤其涉及一种高温钻进气驱携屑式实验装置及方法。

背景技术：

1、目前，深部油气勘探最深已达到10km，深部科学钻探最深更是超过12km，随着深度的增加，地层温度不断上升，按照30℃/km的地壳平均地温梯度计算，超10km的钻井井底地层温度将超过300℃。埋藏于几千米地下、温度在150℃以上的干热岩作为开采潜力巨大的清洁能源，被各国视为解决能源与环境问题的关键化石燃料替代能源。无论是超深油气勘探、超深科学钻探还是干热岩的勘探开发，都需要在高温地层中钻进。

2、虽然目前市场上有用于进行高温条件下的钻进实验的装置，但是此类设备大多无法保证钻进过程中实验装置内部温度恒定，没有考虑循环管路的耐高温问题，无法实现高温泥浆循环携屑。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种高温钻进气驱携屑式实验装置及方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种高温钻进气驱携屑式实验装置，包括钻机、主动钻杆、控制柜、携屑气泵和保温岩样箱；

3、所述主动钻杆安装于钻机上，所述主动钻杆的下端连接钻头，所述主动钻杆的内部设置有内部通道，可通气至保温岩样箱，且所述主动钻杆顶部连接有输气管，所述输气管通过气管连接件与控制柜连接，且所述携屑气泵也与控制柜连接，并通过控制柜与输气管连通；

4、所述主动钻杆的底部插接于保温岩样箱的内部，保温岩样箱内部有耐高温钻井液，所述保温岩样箱中设置有电阻加热棒，且所述电阻加热棒通过温度控制器电线与控制柜连接，所述保温岩样箱的内部还设置有用于固定岩样的岩样调节丝杆。

5、进一步的技术方案，所述保温岩样箱的外部粘贴有纤维保温材料，并设置有保温盖板。

6、进一步的技术方案，所述钻头的类型包括孕镶金刚石钻头、牙轮钻头以及pdc钻头。

7、进一步的技术方案，所述孕镶金刚石钻头的外径为60mm，内径41.5mm，钻压采用10kn。

8、进一步的技术方案，所述pdc钻头的外径为60mm，内径为40mm，钻压采用10kn。

9、进一步的技术方案，所述牙轮钻头的外径为73mm，钻压采用15kn。

10、进一步的技术方案，所述耐高温钻井液的类型包括水基钻井液和油基钻井液；

11、其中，水基钻井液的使用范围为0℃至100℃，油基钻井液的使用范围为0℃至180℃。

12、本发明实施例的另一目的在于，一种高温钻进气驱携屑式实验方法，基于上述的高温钻进气驱携屑式实验装置，具体包括以下步骤：

13、步骤1、当要高温钻进实验时，控制柜控制加热温度，通过温度控制器电线使得电阻加热棒通电，将耐高温钻井液加热至预设实验温度；

14、步骤2、通过钻机控制主动钻杆施加指定的钻压至岩样，并通过控制柜控制携屑气泵进行空气注入，同时控制空气的注入量以及注入空气的方式；

15、步骤3、钻进至指定实验深度后，钻机提升主动钻杆，高温钻进实验结束。

16、本发明实施例提供的一种高温钻进气驱携屑式实验装置及方法，该装置可实时控制温度，并同步控制携屑气泵的注气量，可以在不影响钻进实验温度的情况下进行携屑钻进。通过设置保温岩样箱配合电阻加热棒可以长时间保持实验温度。满足各型号钻头的高温钻进实验，包括但不限于孕镶金刚石钻头、牙轮钻头或pdc钻头。

技术特征：

1.一种高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，包括钻机、主动钻杆、控制柜、携屑气泵和保温岩样箱；

2.根据权利要求1所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述保温岩样箱的外部粘贴有纤维保温材料，并设置有保温盖板。

3.根据权利要求1所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述钻头的类型包括孕镶金刚石钻头、牙轮钻头以及pdc钻头。

4.根据权利要求3所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述孕镶金刚石钻头的外径为60mm，内径41.5mm，钻压采用10kn。

5.根据权利要求3所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述pdc钻头的外径为60mm，内径为40mm，钻压采用10kn。

6.根据权利要求3所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述牙轮钻头的外径为73mm，钻压采用15kn。

7.根据权利要求1所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，所述耐高温钻井液的类型包括水基钻井液和油基钻井液；

8.一种高温钻进气驱携屑式实验方法，基于上述权利要求1-7任一项所述的高温钻进气驱携屑式实验装置，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明适用于地质勘探技术领域，提供了一种高温钻进气驱携屑式实验装置及方法，所述装置包括钻机、主动钻杆、控制柜、携屑气泵和保温岩样箱；所述主动钻杆安装于钻机上，所述主动钻杆的下端连接钻头，所述主动钻杆的内部设置有内部通道，且所述主动钻杆顶部连接有输气管，所述输气管通过气管连接件与控制柜连接；所述保温岩样箱内部有耐高温钻井液，所述保温岩样箱中设置有电阻加热棒，且所述电阻加热棒通过温度控制器电线与控制柜连接，所述保温岩样箱的内部还设置调节丝杆。该装置配合相应的方法，可实时控制温度，并同步控制注气量，可以在不影响钻进实验温度的情况下进行携屑钻进。同时，其适用范围广，可满足各型号钻头的高温钻进实验。技术研发人员：马银龙,任杰,李玥琦,周庆权受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18