[發(fā)明專利]水力振蕩減阻鉆具模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610179477.X
• 申請(qǐng)日: 2016-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN105628375B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑜;鄒俊;夏柏如;劉寶林;王志喬;周琴;劉彬;李學(xué)飛;張尊;王緒強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11504
• 代理人: 宋林清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種小流量小內(nèi)徑的水力振蕩減阻鉆具模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，在井眼曲率較大或長(zhǎng)水平井段，鉆壓無(wú)法有效傳遞是影響鉆速的重要的因素。在該井段，井壁受鉆柱壓力較大，鉆柱與井壁之間摩擦力隨之增大。因此，鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆柱托壓現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致無(wú)法施加理想鉆壓，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)速度。在鉆柱與井壁摩擦力足夠大時(shí)，容易引起鉆柱扭曲變形并誘發(fā)井內(nèi)事故。降低摩擦阻力對(duì)提高鉆速將起到關(guān)鍵性的作用。

對(duì)于水力振蕩器的研究雖然已經(jīng)逐步趨于成熟，但是實(shí)驗(yàn)研究大部分使用成品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)下井研究，并且研究?jī)?nèi)容局限于整體鉆進(jìn)效率上，這種研究方法雖然可行，但是耗時(shí)較長(zhǎng)，尤其是研究過(guò)程中如果工具出現(xiàn)問(wèn)題，將嚴(yán)重影響井段的鉆進(jìn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于模擬水力振蕩減阻鉆具的井下工況的水力振蕩減阻鉆具模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種水力振蕩減阻鉆具模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括水力振蕩器，水力振蕩器包括外筒、轉(zhuǎn)軸、支撐座和振動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)軸上套有支撐軸承，所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)支撐軸承設(shè)置在外筒的腔體內(nèi)，所述支撐座固定連接在外筒的一端，所述振動(dòng)軸設(shè)置在外筒的另一端；所述振動(dòng)軸的一端伸入到外筒內(nèi)，另一端位于外筒的外側(cè)，振動(dòng)軸伸入到外筒內(nèi)的一端外緣沿徑向向外延伸形成支撐面，所述外筒設(shè)置有振動(dòng)軸的一端端面上連接法蘭，所述法蘭和支撐面之間填充有彈簧，所述振動(dòng)軸位于外筒外側(cè)的部分套有預(yù)壓力螺母；在轉(zhuǎn)軸朝向支撐座的一端固定連接一具有偏心孔的主閥，對(duì)應(yīng)的在支撐座上設(shè)置一具有相同偏心孔的次閥，所述主閥和次閥具有相互貼合的端面。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸朝向支撐座一端的軸壁與外筒內(nèi)腔壁之間設(shè)有密封套筒；所述轉(zhuǎn)軸另一端的軸壁與外筒內(nèi)腔壁之間設(shè)有軸承支撐筒，所述軸承支撐筒通過(guò)螺栓固定在外筒內(nèi)。

優(yōu)選地，還包括軸承外筒，所述軸承外筒的外壁與所述外筒的內(nèi)壁過(guò)盈配合，所述軸承外筒兩端分別加工有凹臺(tái)，所述支撐軸承為兩個(gè)，兩個(gè)支撐軸承分別設(shè)置在軸承外筒兩端的凹臺(tái)上，在轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)凹臺(tái)的部位加工凸緣，靠近軸承支撐筒的支撐軸承通過(guò)相應(yīng)的凹臺(tái)、凸緣和軸承支撐筒限定與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，靠近支撐座設(shè)置的支撐軸承通過(guò)相應(yīng)的凹臺(tái)、凸緣和外筒內(nèi)腔壁上的臺(tái)肩限定與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置。

優(yōu)選地，在外筒和軸承外筒的筒壁對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸的位置開通孔，外筒外側(cè)對(duì)應(yīng)通孔的位置設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上安裝同步輪，所述轉(zhuǎn)軸和同步輪通過(guò)同步帶傳動(dòng)連接。

優(yōu)選地，還包括固定座，所述固定座上設(shè)置有兩個(gè)中心架，兩個(gè)中心架的位置分別對(duì)應(yīng)水力振蕩器的支撐座和外筒設(shè)置，所述支撐座和外筒通過(guò)中心架安裝在固定座上，兩個(gè)中心架上的加壓絲桿分別將水力振蕩器的支撐座和外筒固定在中心架的圈內(nèi)。

優(yōu)選地，在預(yù)壓力螺母和法蘭之間設(shè)置有壓力傳感器。

優(yōu)選地，在振動(dòng)軸位于外筒外側(cè)的一端上安裝有轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭上設(shè)置有位移傳感器。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)通孔的位置設(shè)置有反光片，在水力振蕩器一側(cè)對(duì)應(yīng)通孔的位置設(shè)置有光電轉(zhuǎn)速傳感器。

優(yōu)選地，還包括排水管，所述排水管安裝在支撐座的端部，與支撐座的水道連通。

優(yōu)選地，所述外筒包括上筒和下筒，所述上筒和下筒通過(guò)螺栓固定連接，所述支撐座固定連接在下筒遠(yuǎn)離上筒的一端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明是在水力振蕩器成品研制之前，根據(jù)水力振蕩器的工作原理，研制出一套簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)該工具的部分特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。該方法不僅簡(jiǎn)單可行，而且用時(shí)較短，能夠?qū)φ袷幤鞯牟糠謪?shù)進(jìn)行完整的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)水力振蕩減阻鉆具的研究能夠奠定很好的基礎(chǔ)。

本發(fā)明使用一種新型的盤閥結(jié)構(gòu)(主閥+次閥)，根據(jù)不同的頻率振幅需要，依據(jù)轉(zhuǎn)換接頭上連接的泵的排量變化設(shè)計(jì)不同的盤閥過(guò)流面積進(jìn)行變換，使研究簡(jiǎn)便化。

使用電機(jī)代替動(dòng)力部分，不僅簡(jiǎn)化渦輪動(dòng)力或者馬達(dá)動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)成本，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)節(jié)的范圍更廣，而且使用外筒開口，然后直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，能夠簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低復(fù)雜傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，對(duì)振動(dòng)減阻的研究效果更佳。在控制過(guò)流面積的情況下，模擬現(xiàn)場(chǎng)司鉆時(shí)泵的排量，實(shí)現(xiàn)振幅的可調(diào)。

在模擬鉆具的兩端使用絲桿連接，分散受力，使得在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的情況下能夠承受較大的沖擊力，能夠擴(kuò)大振幅的研究范圍。

使用中心架定位和固定實(shí)驗(yàn)裝置，并使用中心架上加裝絲桿加載裝置，用來(lái)模擬實(shí)際鉆進(jìn)中的托壓現(xiàn)象。