[發明專利]一種測試鉆井工具中套筒內活塞沖擊功的方法

在審

• 申請號: 202210965942.8
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115435948A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 鄧虎;李雷;康桂瓊;許期聰;李枝林;李偉成;何超;龐東曉;賈利春;黃崇君
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本發明公開了一種測試鉆井工具中套筒內活塞沖擊功的方法，包括以下步驟：一：在鉆井工具的套筒下部固定加速度傳感器，固定完成后啟動并調試鉆井工具直至正常運行；二：控制鉆井工具的活塞開始上下往復運動沖擊鉆頭進行試鉆井直至鉆進平穩；三：讀取加速度傳感器的時間變化示意圖和振動信號圖，并根據時間變化示意圖和振動信號圖得出活塞的下沖程運行時間和下沖程最大加速度值，再基于下沖程運行時間和下沖程最大加速度值計算得出活塞的沖擊功。該方法能夠更為準確的測試出鉆井工具的沖擊功，不僅有效解決了現有技術中沖擊功測試不準確的技術問題，還更有利于鉆井效果的準確評價。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，尤其涉及一種測試鉆井工具中套筒內活塞沖擊功的方法。

背景技術

在鉆井工程項目中，鉆井工具的活塞在動力的驅動下做高頻上下往復運動及自旋轉運動，以此進行機械能轉換，不斷沖擊鉆頭尾部，實現沖擊或旋轉破巖。

現階段，評價鉆井效果的主要指標之一是鉆井工具的沖擊功，沖擊功實際上是兩物體碰撞的瞬間作用力，目前對于沖擊功的獲取方法大致有以下幾種，但這幾種方法都存在一定的技術問題，分別如下：

一是根據經驗估算，但該方法并不能得到準確的沖擊功數據。

二是利用已知公式進行推導估算，但推導估算的方法一般都在理論狀態下進行的，其并非實際運動過程中的真實值，導致得到的沖擊功數據與實際相比具有一定的誤差。

三是將荷重傳感器安裝在鉆井工具的運動活塞上直接測量所需要的沖擊力，但鉆井工具的內部空間狹小，荷重傳感器無法直接加裝在被測活塞上進行直接有效測試。此外，由于鉆井工具的動能較大，工作中的振動幅度相對較大，若直接將荷重傳感器安裝在活塞上也會因為振動大而導致荷重傳感器容易受損，這給測量方法帶來一定難度，因而該方法同樣不能有效測試沖擊功。

四是若采用氣動鉆井工具，則可通過壓力傳感器測量鉆井工具空腔內空氣壓縮的壓力，然后將壓力換算成所需要的沖功即可。該方法在測試時需要在鉆井工具的套筒上開設小孔安裝壓力傳感器，以使壓力傳感器與產生壓力的空氣壓縮空間相接觸。但開設小孔會破壞鉆井工具的密封性，影響鉆井工具的正常使用，并不實用。

五是公開號為CN103048074A的專利文獻所公開的一種石油鉆井沖擊器性能測試裝置及其測試方法，該專利采用傳感器和數據轉換器相結合的方式，利用沖擊力法，直接測定出不同型號沖擊器的沖擊力和沖擊頻率。同時也可以利用壓力傳感器測量出沖擊器的鉆井液入口壓力、出口壓力、缸體上下腔壓力，利用流量傳感器測出沖擊器出口流量。通過缸體上下腔壓差測量，并計算得出沖擊功和沖擊末速度。但實際上，該裝置結構復雜，必須要專業施工人員才能安裝，普通測試人員無法單獨完成測試。且需要安裝的傳感器和儀器較多，相應導致成本較高。另外，用于直接測試沖擊力和沖擊頻率的傳感器，只能在沖擊力較小的情況下使用，若是現場沖擊力過大，并且有其它力的同時作用，諸如鉆頭的剪切力、摩擦力等都比較大的情況下，將導致測試的應變片很容易被損壞，也不利于后續測試。

為此，有必要研發能夠適合在封閉狹小空間內準確測試活塞沖擊功的新技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測試鉆井工具中套筒內活塞沖擊功的方法，該方法能夠更為準確的測試出鉆井工具的沖擊功，不僅有效解決了現有技術中沖擊功測試不準確的技術問題，還更有利于鉆井效果的準確評價。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種測試鉆井工具中套筒內活塞沖擊功的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：在鉆井工具的套筒下部固定加速度傳感器，固定完成后啟動并調試鉆井工具直至正常運行；

步驟二：控制鉆井工具的活塞開始上下往復運動沖擊鉆頭進行試鉆井直至鉆進平穩；