[發(fā)明專利]一種石油井下動力鉆具物理性能測試模擬機臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710464125.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107024348B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周思柱;孫文斌;李美求;黃天成
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01D21/02
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務(wù)所(普通合伙) 42216
• 代理人: 周宗揚

本發(fā)明涉及一種石油井下動力鉆具物理性能測試模擬試驗機臺；屬石油井下動力試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域。它由試驗控制裝置、底座、加載機構(gòu)、傳動機構(gòu)、傾角變換架和井下動力鉆具構(gòu)成，底座上通過傾角變換架裝有井下動力鉆具；傾角變換架前端裝有傳動機構(gòu)，傾角變換架后端設(shè)置有絞盤，絞盤與井下動力鉆具連接；傳動機構(gòu)一側(cè)底座上裝有加載機構(gòu)，井下動力鉆具通過傳動機構(gòu)與加載機構(gòu)連接；該模擬試驗機臺能夠?qū)崿F(xiàn)井下動力鉆具轉(zhuǎn)速?扭矩、轉(zhuǎn)速?輸出功率、轉(zhuǎn)速?壓力降、轉(zhuǎn)速?效率等物理性能測試，從而為設(shè)計制造新型高效的石油井下動力鉆具提供測試數(shù)據(jù)，以及為我國的石油與天然氣，尤其是非常規(guī)油氣鉆井提供有力支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油井下動力鉆具物理性能測試模擬試驗機臺；屬石油井下動力試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石油井下動力鉆具的物理性能是評價井下動力鉆具整機性能的一個重要指標(biāo)，而目前對于石油井下動力鉆具的物理性能的測試，主要是根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的工作數(shù)據(jù)來得到；其測試成本高且測試難度大，在測試過程中，只能滿足某一種型號或某一種類的井下動力鉆具的物理性能測試，不能研究造斜井時傾斜角度與其物理性能之間的關(guān)系，嚴(yán)重浪費了設(shè)備資源。為降低試驗成本，滿足試驗的多樣性及確保井下動力鉆具工作的高效性，需要綜合研究石油井下動力鉆具的多樣性及井下動力鉆具工作過程復(fù)雜性等情況，弄清井下動力鉆具轉(zhuǎn)速-扭矩、轉(zhuǎn)速-輸出功率、轉(zhuǎn)速-壓力降、轉(zhuǎn)速-效率等物理特性，以及井下工具傾斜角度與其物理特性之間工作關(guān)系，為設(shè)計制造新型高效的石油井下動力鉆具提供測試數(shù)據(jù)，從而為我國的石油與天然氣，尤其是非常規(guī)油氣鉆井提供有力支撐，以及為造斜井井身傾斜偏離情況提供指導(dǎo)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種能模擬不同類型井下動力鉆具以及其在不同傾斜角度下其工作特性、能夠?qū)崿F(xiàn)井下動力鉆具轉(zhuǎn)速-扭矩、轉(zhuǎn)速-輸出功率、轉(zhuǎn)速-壓力降、轉(zhuǎn)速-效率等物理性能測試，同時能夠?qū)崿F(xiàn)各物理性能參數(shù)測試結(jié)果的可視化功能石油井下動力鉆具物理性能測試模擬機臺。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種石油井下動力鉆具物理性能測試模擬試驗機臺，它由試驗控制裝置、底座、加載機構(gòu)、傳動機構(gòu)、傾角變換架和井下動力鉆具構(gòu)成，其特征在于：底座上通過傾角變換架活動安裝有井下動力鉆具；傾角變換架前端的底座上裝有傳動機構(gòu)，傾角變換架后端設(shè)置有絞盤，絞盤由絞盤繩通過定滑輪與井下動力鉆具連接；傳動機構(gòu)一側(cè)底座上裝有加載機構(gòu)，井下動力鉆具通過傳動機構(gòu)與加載機構(gòu)連接；所述的井下動力鉆具下方一側(cè)設(shè)置有循環(huán)水箱，循環(huán)水箱上方設(shè)置有分水器，分水器通過分水器連通管A與井下動力鉆具連通，分水器通過分水器連通管B與循環(huán)水箱連通，循環(huán)水箱通過連通軟管與井下動力鉆具連通，所述的井下動力鉆具、加載機構(gòu)、傾角變換架分別與試驗控制裝置連接。

所述的連通軟管上依次安裝有入口壓力傳感器、出口流量傳感器、入口流量傳感器、安全閥、五缸柱塞泵、管道泵和電磁閥；入口壓力傳感器、出口流量傳感器、入口流量傳感器、安全閥、五缸柱塞泵、管道泵和電磁閥分別與試驗控制裝置連接。

所述的傾角變換架由對稱設(shè)置的傾角支架構(gòu)成，傾角支架呈扇形體，傾角支架上設(shè)置有內(nèi)滑槽和外滑槽；與內(nèi)滑槽和外滑槽對應(yīng)的傾角支架內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)側(cè)固定板，內(nèi)側(cè)固定板上間隔設(shè)置有固定凹槽，傾角變換架上裝有傾角傳感器，用于檢測井下動力鉆具的工作角度。

所述的井下動力鉆具由殼體、動力軸、上圓錐滾子軸承、下圓錐滾子軸承、上整流柵、下整流柵和渦輪構(gòu)成，殼體內(nèi)通過對稱設(shè)置的上圓錐滾子軸承和下圓錐滾子軸承安裝有動力軸；動力軸的一端延伸至殼體外端，上圓錐滾子軸承和下圓錐滾子軸承之間的殼體內(nèi)通過襯套和壓緊套裝有渦輪；上圓錐滾子軸承一側(cè)的殼體內(nèi)裝有上整流柵；下圓錐滾子軸承與渦輪之間的殼體內(nèi)裝有下整流柵。

所述的渦輪包括定子和轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子通過鎖緊螺母和軸套進(jìn)行壓緊定位。

所述井下動力鉆具的殼體上對稱設(shè)置有連接栓，井下動力鉆具通過連接栓與傾角支架的滑槽配合與傾角變換架滑動連接。