[發明專利]油氣井管柱振動模擬測試裝置

有效

• 申請號: 201910451114.0
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110067552B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 田家林;楊應林;劉亞迪;周思奇;宋俊陽;宋豪林
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;G01M7/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本發明公開了一種油氣井管柱振動模擬測試裝置，由動力模塊、加壓模塊、井筒模塊、激勵模塊和負載模塊組成，動力模塊前端依次為加壓模塊、井筒模塊、激勵模塊和負載模塊。本發明的油氣井管柱振動模擬測試裝置的動力模塊可以提供輸入轉速和驅動扭矩，驅動鉆頭旋轉，加壓模塊可以為鉆頭提供鉆壓，形成軸向位移，通過井筒模塊模擬鉆柱在井下與井壁之間的接觸狀態，激勵模塊可以模擬軸向、周向、徑向激勵載荷作用，負載模塊可模擬鉆頭與巖石之間的相互作用。本發明的油氣井管柱振動模擬測試裝置可以模擬真實的井下鉆柱邊界條件，不同的功能實現機構均為模塊化設計，可根據不同模擬實驗需求，進行拆裝組合，增加了測試裝置的適用性。

技術領域

本發明屬于石油天然氣工程技術領域，具體涉及一種油氣井管柱振動模擬測試裝置的設計，其主要應用于油氣井管柱振動模擬實驗研究。

背景技術

隨著油氣資源的不斷勘探開發，傳統油氣資源逐漸枯竭，鉆井工程逐漸向非常規油氣資源開采發展，新型油氣資源開采條件下，鉆井技術面臨更多的技術挑戰。為了適應新型油氣資源勘探開發技術的發展，也為了提高油氣井鉆井工程的鉆井效率，保證鉆井生產作業的安全，相關研究機構或學者，進行了大量的基礎研究，包括鉆井理論研究、鉆井新工具開發等。但是鉆井工程井下實際工況條件復雜，研究人員很難真實掌握鉆柱、鉆具在井下的工作情況，通常都是通過簡化編輯條件，更加經驗情況，進行假設完成理論研究，對于研究結果的可靠性，無法得到充分保證。

為了能夠更好進行相關理論研究，也為了促進新型鉆井技術的發展，建立一套可以模擬井下工況條件的實驗模型，已經成為開展鉆柱動力學研究的迫切需要。現有的油氣井管柱振動測試模擬裝置結構復雜，功能也比較單一，并且制造成本較高，具有很大的局限性。因此，設計研發一種可以模擬油氣井真實管柱振動特性的實驗裝置，能夠為相關理論實驗研究提供幫助，也能驗證理論研究結果的準確性。尤其是模擬鉆柱在井下的復雜邊界條件、外部載荷以及井底巖石與鉆頭之間的相互作用規律，對實驗測試裝置提出了更高的要求，使建立完善的功能模塊，實現多功能模擬實驗測試，成為新型油氣井管柱振動測試裝置的必要功能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有實驗裝置功能單一，也為了能夠更真實地模擬井下鉆柱的工況條件，提出了一種油氣井管柱振動模擬測試裝置。本發明的油氣井管柱振動模擬測試裝置通過動力模塊提供輸入轉速和驅動扭矩，驅動鉆頭旋轉，加壓模塊可以為鉆頭提供鉆壓，并且可以形成軸向位移，通過井筒模塊模擬鉆柱在井下與井壁之間的接觸狀態，激勵模塊可以模擬軸向、周向、徑向激勵載荷作用，負載模塊可模擬鉆頭與巖石之間的相互作用。