1.一种水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,包括用于观察的透明管道、与透明管道连通的泥浆供料系统,其特征在于:还包括与泥浆供料系统连通的岩屑注入系统以及位于透明管道外部的倾斜控制系统;所述岩屑注入系统包括岩屑加料装置,所述泥浆供料系统包括泥浆罐、泥浆泵以及安装有球阀A的三通管A,泥浆泵安装于泥浆罐底部的循环出口处,泥浆泵与三通管A的a端连通,三通管A的b端通向位于泥浆罐顶部的循环入口;三通管A的c端安装有球阀B;透明管道的注入端通过三通管B与泥浆罐连通,其中三通管B的c端与透明管道连通,三通管B的a端与球阀B连通,三通管B的b端通过球阀C安装岩屑加料装置,岩屑加料装置和球阀B之间设有压力传感器、电磁流量计和节流阀;透明管道的排出端通过连通管通向泥浆罐上方的回收口,回收口设有过滤筛网;所述倾斜控制系统包括固定于透明管道注入端的升降支撑装置,以及固定于透明管道输出端的转动支撑装置;透明管道侧面和上方均置有摄像机。
2.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述透明管道两端均通过锥形转接头与连通管连通,锥形转接头的大头与透明管道固定,锥形转接头的小头与连通管连接。
3.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述岩屑加料装置包括由动力装置驱动的螺旋进料器,螺旋进料器的一端与连通透明管道输出端和泥浆罐的连通管连通,连通处安装有球阀,螺旋进料器的另一端安装有进料漏斗。
4.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述摄像机采用高速摄像机。
5.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述摄像机与数据采集终端连接。
6.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述升降支撑装置与透明管道之间置有防滑减震垫片,升降支撑装置通过弹性束带与透明管道固定,弹性束带与透明管道之间置有防滑垫片。
7.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述转动支撑装置包括承托透明管道的圆环,圆环左右两侧与支撑基座活动连接。
8.根据权利要求1所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置,其特征在于:所述透明管道采用亚克力材料。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的水平定向钻环空岩屑运移综合模拟实验装置的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)初始化:
将透明管道水平放置,向透明管道的注入端以稳定流速输入泥浆和岩屑,观察透明管道中岩屑床的形成,拍摄透明管道中岩屑床的水平照片和垂直照片,测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量,记录岩屑总加入量;
(2)调节泥浆输入速度:
调节泥浆输入透明管道的速度,观察透明管道中岩屑床的变化,拍摄透明管道中岩屑床的水平照片和垂直照片,测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量,记录岩屑总加入量;
(3)调节岩屑注入速度:
调节岩屑注入泥浆的速度,观察透明管道中岩屑床的变化,拍摄透明管道中岩屑床的水平照片和垂直照片,测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量,记录岩屑总加入量;
(4)倾斜透明管道:
调节透明管道倾斜角度,使其注入端位于下方,向透明管道的注入端以稳定流速输入泥浆和岩屑,观察透明管道中岩屑床的形成,拍摄透明管道中岩屑床的水平照片和垂直照片,测得透明管道的泥浆压力和泥浆流量,记录岩屑总加入量;
(5)更换不同粒径岩屑:
更换不同粒径岩屑,每更换一种粒径岩屑,重复步骤(1)至步骤(4);
(6)将管道垂直放置:
将水平透明管道垂直放置,使其注入端位于下方,直接将2种以上粒径的岩屑从透明管道的上方开口放入,观察岩屑在透明管道内从开始运动到静止的运动状态,模拟不同粒径的岩屑在水平孔内垂直方向的运动过程。