本發(fā)明屬于地質勘探，尤其涉及一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置及方法。

背景技術：

1、目前，深部油氣勘探最深已達到10km，深部科學鉆探最深更是超過12km，隨著深度的增加，地層溫度不斷上升，按照30℃/km的地殼平均地溫梯度計算，超10km的鉆井井底地層溫度將超過300℃。埋藏于幾千米地下、溫度在150℃以上的干熱巖作為開采潛力巨大的清潔能源，被各國視為解決能源與環(huán)境問題的關鍵化石燃料替代能源。無論是超深油氣勘探、超深科學鉆探還是干熱巖的勘探開發(fā)，都需要在高溫地層中鉆進。

2、雖然目前市場上有用于進行高溫條件下的鉆進實驗的裝置，但是此類設備大多無法保證鉆進過程中實驗裝置內部溫度恒定，沒有考慮循環(huán)管路的耐高溫問題，無法實現高溫泥漿循環(huán)攜屑。

技術實現思路

1、本發(fā)明實施例的目的在于提供一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置及方法，旨在解決上述背景技術中提出的問題。

2、本發(fā)明實施例是這樣實現的，一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，包括鉆機、主動鉆桿、控制柜、攜屑氣泵和保溫巖樣箱；

3、所述主動鉆桿安裝于鉆機上，所述主動鉆桿的下端連接鉆頭，所述主動鉆桿的內部設置有內部通道，可通氣至保溫巖樣箱，且所述主動鉆桿頂部連接有輸氣管，所述輸氣管通過氣管連接件與控制柜連接，且所述攜屑氣泵也與控制柜連接，并通過控制柜與輸氣管連通；

4、所述主動鉆桿的底部插接于保溫巖樣箱的內部，保溫巖樣箱內部有耐高溫鉆井液，所述保溫巖樣箱中設置有電阻加熱棒，且所述電阻加熱棒通過溫度控制器電線與控制柜連接，所述保溫巖樣箱的內部還設置有用于固定巖樣的巖樣調節(jié)絲桿。

5、進一步的技術方案，所述保溫巖樣箱的外部粘貼有纖維保溫材料，并設置有保溫蓋板。

6、進一步的技術方案，所述鉆頭的類型包括孕鑲金剛石鉆頭、牙輪鉆頭以及pdc鉆頭。

7、進一步的技術方案，所述孕鑲金剛石鉆頭的外徑為60mm，內徑41.5mm，鉆壓采用10kn。

8、進一步的技術方案，所述pdc鉆頭的外徑為60mm，內徑為40mm，鉆壓采用10kn。

9、進一步的技術方案，所述牙輪鉆頭的外徑為73mm，鉆壓采用15kn。

10、進一步的技術方案，所述耐高溫鉆井液的類型包括水基鉆井液和油基鉆井液；

11、其中，水基鉆井液的使用范圍為0℃至100℃，油基鉆井液的使用范圍為0℃至180℃。

12、本發(fā)明實施例的另一目的在于，一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗方法，基于上述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，具體包括以下步驟：

13、步驟1、當要高溫鉆進實驗時，控制柜控制加熱溫度，通過溫度控制器電線使得電阻加熱棒通電，將耐高溫鉆井液加熱至預設實驗溫度；

14、步驟2、通過鉆機控制主動鉆桿施加指定的鉆壓至巖樣，并通過控制柜控制攜屑氣泵進行空氣注入，同時控制空氣的注入量以及注入空氣的方式；

15、步驟3、鉆進至指定實驗深度后，鉆機提升主動鉆桿，高溫鉆進實驗結束。

16、本發(fā)明實施例提供的一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置及方法，該裝置可實時控制溫度，并同步控制攜屑氣泵的注氣量，可以在不影響鉆進實驗溫度的情況下進行攜屑鉆進。通過設置保溫巖樣箱配合電阻加熱棒可以長時間保持實驗溫度。滿足各型號鉆頭的高溫鉆進實驗，包括但不限于孕鑲金剛石鉆頭、牙輪鉆頭或pdc鉆頭。

技術特征：

1.一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，包括鉆機、主動鉆桿、控制柜、攜屑氣泵和保溫巖樣箱；

2.根據權利要求1所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述保溫巖樣箱的外部粘貼有纖維保溫材料，并設置有保溫蓋板。

3.根據權利要求1所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述鉆頭的類型包括孕鑲金剛石鉆頭、牙輪鉆頭以及pdc鉆頭。

4.根據權利要求3所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述孕鑲金剛石鉆頭的外徑為60mm，內徑41.5mm，鉆壓采用10kn。

5.根據權利要求3所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述pdc鉆頭的外徑為60mm，內徑為40mm，鉆壓采用10kn。

6.根據權利要求3所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述牙輪鉆頭的外徑為73mm，鉆壓采用15kn。

7.根據權利要求1所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，所述耐高溫鉆井液的類型包括水基鉆井液和油基鉆井液；

8.一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗方法，基于上述權利要求1-7任一項所述的高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置，其特征在于，具體包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明適用于地質勘探技術領域，提供了一種高溫鉆進氣驅攜屑式實驗裝置及方法，所述裝置包括鉆機、主動鉆桿、控制柜、攜屑氣泵和保溫巖樣箱；所述主動鉆桿安裝于鉆機上，所述主動鉆桿的下端連接鉆頭，所述主動鉆桿的內部設置有內部通道，且所述主動鉆桿頂部連接有輸氣管，所述輸氣管通過氣管連接件與控制柜連接；所述保溫巖樣箱內部有耐高溫鉆井液，所述保溫巖樣箱中設置有電阻加熱棒，且所述電阻加熱棒通過溫度控制器電線與控制柜連接，所述保溫巖樣箱的內部還設置調節(jié)絲桿。該裝置配合相應的方法，可實時控制溫度，并同步控制注氣量，可以在不影響鉆進實驗溫度的情況下進行攜屑鉆進。同時，其適用范圍廣，可滿足各型號鉆頭的高溫鉆進實驗。

技術研發(fā)人員：馬銀龍,任杰,李玥琦,周慶權
受保護的技術使用者：吉林大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/18