[實用新型]一種大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置

有效

• 申請號: 201821302354.1
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN208579922U
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 張士明;魏秦文;尹永奇;周秋沙;趙佳樂;張碩;魏碩彤;尹永清;李帥;袁力
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

本實用新型提供一種大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置，包括液壓馬達組、與液壓馬達組連接的減速器、與減速器連接的動力鉆具，所述減速器為行星輪減速器，其包括減速箱，在減速箱后蓋板中心設的通孔內可轉動置設有一根從動軸，從動軸上連接有一個太陽輪，后蓋板沿太陽輪環向均勻設置的通孔內可轉動設有若干根主動軸，每根主動軸上均連接有一個與所述太陽輪嚙合的行星輪，從動軸通過膜片聯軸器與所述動力鉆具連接；液壓馬達組設置在減速箱外，其包括與所述主動軸數量相同的液壓馬達，每個液壓馬達通過膜片聯軸器與對應的主動軸連接；在每個液壓馬達輸出軸上安裝有扭矩傳感器，在從動軸上安裝有轉速轉矩傳感器。本實用新型測量精度高，測量量程寬。

技術領域

本實用新型涉及鉆探與鉆井工具試驗技術領域，具體為一種大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置。

背景技術

動力鉆具是鉆探作業的關鍵部件之一，由泥漿泵輸送一定壓力流量的鉆井液，驅動井下動力鉆具旋轉。動力鉆具置于井下，工作環境惡劣，是整個鉆柱最薄弱的環節。受鉆頭振動沖擊、破巖扭矩、磨損、摩擦等復雜載荷和高溫高壓泥漿沖刷、腐蝕等共同作用，動力鉆具普遍使用壽命低，容易發生腐蝕破壞、疲勞斷裂等安全事故。因此，鉆具的基本性能參數對鉆井作業有很大影響。當前無法在井底直接進行動力鉆具扭矩、轉速測量，要掌握動力鉆具的輸出扭矩、轉速，必須在動力鉆具的動力輸出端施加一定的扭矩載荷，以模擬井底鉆頭的阻力，需要一種能夠模擬井下負載的裝置。

現有動力鉆具模擬負載試驗裝置通常采用減速器、滾筒絞車剎車、磁粉制動器、水剎車、液壓剎車片和電力測功機等裝置通過對鉆具輸出軸反向加載模擬真實鉆井加載行為，以此間接測量出動力鉆具扭矩、轉速等輸出性能參數。然而現有動力鉆具模擬負載裝置存在以下缺陷：a)減速器機械特性較硬，剛性沖擊較大，容易發生事故；b)滾筒絞車剎車體積大，測量不精確；c)磁粉制動器測量扭矩小、動態性能差；d)水剎車散熱要求高、精度低，大扭矩鉆具測試需要多個串聯，同步性差、價格高；e)液壓剎車片消耗量大，精度受剎車片影響加大；f)測試能力低，測試的扭矩一般為1.0-2.0萬牛米，無法完成3.0萬牛米大扭矩動力鉆具的負載性能測試；g)裝夾系統可調性和互換性差，鉆具測試范圍、規格受限。

實用新型內容

針對現有技術中測試扭矩不足、測量精度低、體積較大和通用性互換性較差的問題，本實用新型提供一種大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置，其結構緊湊、測量精度高、測量量程寬。

本實用新型技術方案如下：

一種大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置，包括液壓馬達組、與液壓馬達組連接的減速器、與減速器連接的動力鉆具，其關鍵在于：所述減速器為行星輪減速器，其包括減速箱，在減速箱后蓋板中心設置的通孔內可轉動設有一根從動軸，該從動軸上連接有一個太陽輪，后蓋板沿太陽輪環向均勻設置的通孔內可轉動設有若干根主動軸，每根主動軸上均連接有一個與所述太陽輪嚙合的行星輪，所述從動軸通過膜片聯軸器與所述動力鉆具連接；所述液壓馬達組設置在減速箱外，其包括與所述主動軸數量相同的液壓馬達，每個液壓馬達通過膜片聯軸器與對應的主動軸連接，液壓馬達組的供油管路上設有比例溢流閥，用于調整液壓馬達進口油壓；在每個液壓馬達輸出軸上安裝有一個扭矩傳感器，在所述從動軸上安裝有一個轉速轉矩傳感器。

進一步的，上述大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置還包括控制臺，該控制臺與所述溢流閥連接，用于控制液壓馬達的進口油壓；該控制臺與所述扭矩傳感器和轉矩轉速傳感器連接，所述扭矩傳感器和轉矩轉速傳感器實時將數據信號發送到控制臺顯示動力鉆具的扭矩和轉速。

進一步的，上述大扭矩動力鉆具模擬負載試驗裝置還包括水路循環系統，水路循環系統包括水槽、分水傳動總成、泥漿泵和循環水管，所述泥漿泵入口通過管道連通分水傳動總成，分水傳動總成通過管道與水槽相連，循環水管一端與泥漿泵出口連通，另一端與動力鉆具連通，為動力鉆具提供具有壓力的鉆井液。