[發明專利]一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201910023320.1
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109540721A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 毛良杰;閆鑫淼;林百慧;宋思哲;閆爽;張騰月
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/06;G01N5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法，包括電機(1)輸出端連接有圓弧齒形小帶輪(2)，所述圓弧齒形小帶輪(2)通過皮帶(3)連接有圓弧齒形大帶輪(4)，所述圓弧齒形大帶輪(4)連接有連桿(22)，所述連桿(22)連接有主軸箱(5)，所述的主軸箱(5)底部安裝固定有鉆井液循環管線，所述循環管線連接有鉆井液儲存箱(7)，另一條鉆井液循環管線將鉆井液儲存箱(7)和微型鉆井泵(9)連接，第三條鉆井液循環管線將微型鉆井泵(9)與套管(11)連接，所述主軸箱(5)外殼前面固定安裝有測速儀(6)，所述主軸箱(5)連接有主軸(8)并在兩側連接有滑動導軌(18)，所述主軸(8)連接有鉆桿(10)帶動其旋轉，模擬井中轉速，所述鉆桿(10)延伸到套管(11)內部，所述套管(11)固定放置于試驗腔體(14)內，所述試驗腔體(14)通過支柱(13)立于試驗底板(12)上，所述試驗底板(12)一端有一立桿(17)支撐電機(1)，所述套管(11)兩側連有夾具(15)，所述夾具(15)通過連桿(16)連接滑動導軌(18)，所述主軸箱(5)后部固定安裝有施力杠桿(21)，所述施力杠桿(21)連有加載輪(19)并與鉆桿(10)接觸，所述加載輪(19)連有加載砝碼(20)。

2.根據權利要求1所述的一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法，其特征在于：所述主軸(8)外延上表面設有孔洞且能使鉆井液順利進入鉆桿(10)內部，模擬鉆井過程鉆井液從鉆桿(10)中心進入。

3.根據權利要求1所述的一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法，其特征在于：所述套管(11)固定安置于試驗腔體(14)內部，且兩側裝有固定板并通過夾具(15)，夾緊，防止套管(11)在實驗時滑動旋轉，模擬鉆井過程中的固井過程。

4.根據權利要求1所述的一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法，其特征在于：所述主軸(8)經過精密加工可以帶動鉆桿(10)均勻旋轉，所述主軸箱(5)上裝有監測鉆桿(10)轉速的測速儀(6)保證改變鉆井液濃度時鉆速相同。

5.根據權利要求1所述的一種用于研究鉆桿與套管摩擦磨損的實驗裝置及方法，其特征在于：所述主軸箱(5)后方連有施力杠桿(21)，所述施力杠桿(21)連有加載輪(19)并與鉆桿(10)接觸，通過進行力的加載，使得鉆桿(10)外環面與套管(11)內環面實現線性接觸。

6.根據權利要求1～5中所述的裝置進行鉆桿與套管摩擦磨損的實驗方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、實驗前，將實驗試件浸泡在石油醚中放置于超聲波清洗儀里清洗一分鐘，去除表面的油污便于觀察，烘干后，用鑷子夾取到天平上稱量三次試件的原始重量，計算三次結果的平均值并記為試件的原始重量，使用顯微鏡觀察試件原始表面的形態特征，并保存圖片；

S2、在摩擦磨損試驗機相應位置上固定好鉆桿(10)，用夾具固定好套管(11)，根據現場相關資料設計并設定好轉速、負載正壓力、試驗時間，加入鉆井液進行試驗；

S3、實驗結束，等待實驗機卸載完畢，排完鉆井液后取出鉆桿(10)和套管(11)；

S4、實驗后樣品浸泡在石油醚中置于超聲波清洗儀里清洗干凈，烘干后，在天平上稱量三次試件的重量，計算三次結果的平均值并記錄，使用顯微鏡觀察試件形態特征，并保存圖片；

S5、整理儀器器材，打掃實驗室；

S6、在分析測試中心對實驗后的試件進行三維形貌和掃描電鏡分析，得到分析結果圖。