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申请/专利权人：中国石油大学(华东)

摘要：本发明提供了一种点涡流场条件下井眼周围热流固耦合载荷改变的自适应加载试验装置和方法，所述装置包括点涡流场控制模块、高压流体密封模块、应力场施加模块、渗流场施加模块、温度场施加模块和数据处理模块；通过螺旋叶片螺旋间距的可控，结合依照车行道分界线设置的流体分割板，实现流体公转点涡流场的可控，解决了室内试验难以模拟公转点涡流场的问题；采用基于矩形阵列排布的三棱柱状凹凸啮合的密封结构，啮合处设置耐水层充分阻碍流体泄漏，解决了热流固耦合试验中流体潜在泄漏的问题。本发明提供的试验方法，解决了钻井液点涡流场引起的热流固耦合载荷改变难以模拟的问题，所述自适应分步加载试验方法的加载精度能够达到94％以上。

主权项：1.一种点涡流场条件下井眼周围热流固耦合载荷改变的自适应加载试验装置，其特征在于，所述试验装置包括点涡流场控制模块、高压流体密封模块、应力场施加模块、渗流场施加模块、温度场施加模块和数据处理模块；所述点涡流场控制模块负责控制实现钻井液点涡流场的多变性，由螺旋轴、可伸缩支架、螺旋叶片和流体分割板构成；螺旋叶片螺旋缠绕于螺旋轴上且固定连接，螺旋叶片层与层之间设置可伸缩支架，可伸缩支架控制螺旋叶片沿着螺旋轴进行伸长或缩短，增大或减小螺旋叶片的导程，实现井眼空间内流体公转点涡流场；流体分割板与螺旋叶片垂直相交，流体分隔板沿着螺旋叶片外沿螺旋缠绕于螺旋轴，负责分割钻井液的流动，模拟实际钻井过程中钻柱旋转对不同半径位置产生的点涡流场影响；所述点涡流场控制模块设置于岩样井眼正下方，钻井液通过点涡流场控制模块流入井眼岩样的井眼中，从井眼岩样的井眼上方流出，不同导程的螺旋叶片控制钻井液的不同周向流速，形成钻井液的不同点涡流场，即完成点涡流场的多变性；所述高压流体密封模块负责热流固耦合加载过程中的流体密封，由顶盖、耐水层、轴向压力机、井眼岩样放置器和底座构成；由下至上依次设置有底座、井眼岩样放置器、井眼岩样、轴向压力机和顶盖；所述井眼岩样放置器与底座固定连接，井眼岩样放置于井眼岩样放置器的环形内凹槽中，二者以三棱柱状凹凸啮合的方式固定；井眼岩样放置器的环形内凹槽中依照矩形阵列分布有三棱柱沟槽，井眼岩样两端对应分布有三棱柱凸起；所述应力场施加模块负责井眼周围热流固耦合载荷改变中的应力场自适应加载，由轴向压力机、刚性筒、气管、气压泵和气囊构成；气囊膨胀挤压井眼岩样完成围压施加；通过轴向压力机完成轴向压力施加；通过围压和轴向压力的施加，实现井眼岩样的应力场施加；所述渗流场施加模块负责井眼周围热流固耦合载荷改变中的渗流场自适应加载，由管道、出液管、注液管、水压泵、钻井液储集箱、减压阀和钻井液收集箱构成；将一定压力的钻井液从注液管注入到螺旋叶片中，进而充满井眼岩样的内部孔隙，施加流体压力。

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