[發明專利]滑臺式套管磨損機

有效

• 申請號: 201410019081.X
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103760095A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張智;李海洋;黃凱文;曾春珉;張超;李炎軍;吳江;黃亮;楊仲涵;劉賢玉;張烈輝;鐘雨師;曾德智;扈俊穎;侯鐸;施太和
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司湛江分公司;西南石油大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 劉世平

技術領域

本發明涉及一種用于研究鉆井設備的鉆桿與套管磨損情況的試驗裝置，尤其涉及一種滑臺式套管磨損機。

背景技術

深井、超深井、大位移井、水平井等在下套管后仍需繼續鉆進，由于鉆桿的起下鉆、重力作用及在彎曲井段旋轉運動等情況，引起鉆桿與套管內表面在軸線方向及圓周方向上都將受到摩擦作用使得套管發生磨損，使得套管壁變薄，其抗擠壓強度將下降，甚至變形被擠毀，給油田帶來嚴重的經濟損失。因此，研究鉆進過程中，鉆桿對套管的磨損情況變得尤為突出。

目前檢測鉆井過程中鉆桿與套管磨損的方法主要有兩種：一種是基于鉆井液出口磨屑分析的實時檢測方法，它是通過收集鉆井液循環攜帶到地面上的磨屑，得到有關套管磨損的信息，但不能得到磨損的具體位置。另一種是通過測井儀器在井下提取井筒磨損特征信號，通過判斷信號值大小判斷磨損程度，此方法易受套管內表面結垢、井斜、鉆井液特性影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種能夠研究套管實際工況中各因素對套管磨損情況影響的滑臺式套管磨損機。

為解決上述問題采用的技術方案是：滑臺式套管磨損機包括機座、鉆桿系統、滑臺系統和加壓系統；機座包括水平面；滑臺系統包括密封蓋、水平力施加裝置和具有開口的試驗容器，試驗容器放置于水平面上，密封蓋密封試驗容器的開口使試驗容器內部形成封閉的空間，試驗容器內部設置有鉆井液、模擬套管、加熱鉆井液的加熱器和攪拌鉆井液的攪拌裝置；鉆桿系統包括依次連接的驅動機、轉軸和模擬鉆桿，轉軸穿過密封蓋，轉軸與密封蓋之間通過旋轉密封套密封，模擬鉆桿浸入鉆井液并與模擬套管接觸；水平力施加裝置向試驗容器施加水平力使模擬套管對模擬鉆桿產生壓力；加壓系統改變試驗容器內部壓力。

進一步的是：模擬套管與模擬鉆桿的接觸面為磨損面，磨損面與模擬鉆桿軸線的夾角可調。

進一步的是：水平力施加裝置包括滑輪、連接線和加重裝置，連接線一端與加重裝置連接，連接線另一端繞過滑輪與試驗容器連接，滑輪與試驗容器之間的連接線水平。

進一步的是：連接線通過彈簧與試驗容器連接。

進一步的是：加壓系統包括氣瓶、閥門、壓力表和氣管，氣管一端與氣瓶連接，氣管另一端伸入試驗容器內，閥門和壓力表設置于氣管上。

進一步的是：試驗容器上設置有排氣閥。

進一步的是：試驗容器底部設置有滾輪。

進一步的是：試驗容器由透明材料制成。

本發明的有益效果是：運用物理相似原理，用小尺寸的模擬鉆桿與模擬套管模擬鉆進過程中鉆桿與套管之間磨損的復雜情況，通過改變水平力施加裝置載荷大小和驅動機轉速來改變模擬鉆桿與模擬套管間的接觸應力大小和轉速，從而研究套管在不同工況（溫度、壓力）下的磨損量和磨損速度，探究各因素對套管磨損的影響程度。

附圖說明

圖1是滑臺式套管磨損機結構示意圖；

圖2是鉆桿系統結構示意圖；

圖3是滑臺系統結構示意圖；

圖4是加壓系統結構示意圖；

圖中標記為：包括機座1、水平面1-1、鉆桿系統2、驅動機2-1、驅動機支座2-2、轉軸2-3、模擬鉆桿2-4、滑臺系統3、密封蓋3-1、加熱器3-2、滑輪3-3、加重裝置3-4、溫度傳感器3-5、試驗容器3-6、模擬套管3-7、螺釘3-8、滾輪3-9、攪拌裝置3-10、連接線3-11、彈簧3-12、加壓系統4、氣瓶4-1、閥門4-2、壓力表4-3、氣管4-4。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

滑臺式套管磨損機，包括機座1、鉆桿系統2、滑臺系統3和加壓系統4；機座1包括水平面1-1；滑臺系統3包括密封蓋3-1、水平力施加裝置和具有開口的試驗容器3-6，試驗容器3-6放置于水平面1-1上，密封蓋3-1密封試驗容器3-6的開口使試驗容器3-6內部形成封閉的空間，試驗容器3-6內部設置有鉆井液、模擬套管3-7、加熱鉆井液的加熱器3-2和攪拌鉆井液的攪拌裝置3-10；鉆桿系統2包括依次連接的驅動機2-1、轉軸2-3和模擬鉆桿2-4，轉軸2-3穿過密封蓋3-1，轉軸2-3與密封蓋3-1之間通過旋轉密封套密封，模擬鉆桿2-4浸入鉆井液并與模擬套管3-7接觸；水平力施加裝置向試驗容器3-6施加水平力使模擬套管3-7對模擬鉆桿2-4產生壓力；加壓系統4改變試驗容器3-6內部壓力。驅動機2-1可以通過驅動機支座2-2與機座1連接。模擬鉆桿2-4可以與轉軸2-3同心，也可以與轉軸2-3偏心。