一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及鉆井工具模擬性能試驗(yàn)裝置；它包括有工具試驗(yàn)臺(tái)架、熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置、振幅與頻率測(cè)量裝置以及恒力加載裝置，所述工具試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)設(shè)有被測(cè)試件，所述恒力加載裝置包括有為被測(cè)試件提供加載力的液壓缸、與液壓缸連接的液壓加載回路、對(duì)加載力進(jìn)行控制的和調(diào)節(jié)的彈性平衡缸以及與彈性平衡缸連接的氣壓調(diào)節(jié)閥組，所述液壓缸的活塞將液壓缸分為有桿腔與無(wú)桿腔，其中無(wú)桿腔即為上述的彈性平衡缸；本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè)工件在模擬實(shí)際工作溫度、工作流量和軸向載荷的條件下，測(cè)試工具性能參數(shù)和工作壽命，能夠充分模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，真實(shí)檢測(cè)被試工件各項(xiàng)性能。
【專利說(shuō)明】一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井工具模擬性能試驗(yàn)裝置，具體涉及鉆井工具在高溫大流量液體循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行加載和震動(dòng)的試驗(yàn)裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]近年來(lái)，隨著常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)難度加大和油氣消費(fèi)的日益增長(zhǎng)，非常規(guī)油氣資源已成為國(guó)內(nèi)外油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)油田非常規(guī)油氣藏主要包括致密砂巖和頁(yè)巖、非常規(guī)致密砂巖油氣藏是未來(lái)一個(gè)時(shí)期增儲(chǔ)上產(chǎn)的主陣地。面對(duì)致密性砂巖和頁(yè)巖，采用水平井鉆井技術(shù)是提高產(chǎn)量的主要技術(shù)手段。采用小井眼鉆井技術(shù)，能夠有效地降低鉆具重量和提高方向的可控性，提高靶心命中率。
[0003]水平井和小井眼井的主要鉆井工具為螺桿鉆具、井下液力沖擊器和震擊器。由于這些鉆井工具的使用量大，在國(guó)內(nèi)逐步的發(fā)展這類工具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。因?yàn)榧夹g(shù)起點(diǎn)不同，國(guó)內(nèi)的這些井下鉆井工具使用壽命差別很大。為了綜合評(píng)價(jià)這些工具的使用性能和壽命，需要建造能夠模擬井下使用環(huán)境的試驗(yàn)室測(cè)試其性能參數(shù)。
[0004]在國(guó)內(nèi)，此類鉆井工具尚沒(méi)有完備的試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。各個(gè)生產(chǎn)廠家建造的一些測(cè)試平臺(tái)不符合實(shí)際使用工況，測(cè)試過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)恒定載荷下的震動(dòng)工況，在常溫條件下的測(cè)試結(jié)果無(wú)法保證與實(shí)際使用性能的一致性。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，該鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工具在模擬實(shí)際工作溫度、工作流量和軸向載荷的條件下，測(cè)試工具性能參數(shù)和工作壽命。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:它包括有工具試驗(yàn)臺(tái)架、熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置以及振幅與頻率測(cè)量裝置，所述工具試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)設(shè)有被測(cè)試件，所述熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置包括有用于對(duì)被測(cè)試件提供導(dǎo)熱油的液壓回路，其改進(jìn)之處在于:它還包括有一恒力加載裝置，該恒力加載裝置包括有為被測(cè)試件提供加載力的液壓缸、與液壓缸連接的液壓加載回路、對(duì)加載力進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的彈性平衡缸以及與彈性平衡缸連接的氣壓調(diào)節(jié)閥組，所述液壓缸的活塞將液壓缸分為有桿腔與無(wú)桿腔，其中無(wú)桿腔即為上述的彈性平衡缸。
[0007]進(jìn)一步的，所述液壓加載回路由油缸、液壓泵、單向閥、電磁閥以及電液換向閥依次連接而成，且所述單向閥與電磁閥之間還設(shè)有一溢流閥，該溢流閥的出口連通至油缸內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步的，所述氣壓調(diào)節(jié)閥組由氣泵、壓力變送器以及壓力顯示表組成。
[0009]進(jìn)一步的，所述液壓回路包括依次連接的循環(huán)油箱、流量計(jì)、溫度傳感器以及外置循環(huán)柱塞泵，所述外置循環(huán)柱塞泵連接至被測(cè)試件腔體內(nèi)，且被測(cè)試件的腔體通過(guò)另一油路連接至循環(huán)油箱內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步的，所述液壓回路還包括有一壓力傳感器與一回流閥，所述外置循環(huán)柱塞泵與被測(cè)試件之間的油路上還具有連接至循環(huán)油箱內(nèi)的一回流油路，所述壓力傳感器與回流閥即設(shè)置在回流油路上。
[0011]進(jìn)一步的，所述循環(huán)油箱連接至一導(dǎo)熱油加熱裝置，該導(dǎo)熱油加熱裝置用于將循環(huán)油箱內(nèi)冷卻的液壓油加熱后傳送至循環(huán)油箱內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步的，所述循環(huán)油箱與流量計(jì)之間、溫度傳感器與外置循環(huán)柱塞泵之間以及外置循環(huán)柱塞泵與被測(cè)試件之間的油路上均設(shè)置有球閥。
[0013]進(jìn)一步的，所述振幅與頻率測(cè)量裝置包括有一傳感器，該傳感器安裝在被測(cè)試件上，用于測(cè)試被測(cè)試件振動(dòng)幅度和最大振動(dòng)加速度。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:其一、本發(fā)明采用循環(huán)加熱和大排量循環(huán)的方式，在模擬實(shí)際流量的條件下保證了循環(huán)介質(zhì)的溫度，能夠充分模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，真實(shí)檢測(cè)被試工件各項(xiàng)性能；其二、本發(fā)明采用彈性平衡缸實(shí)現(xiàn)固定載荷下的震動(dòng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)井下工具試驗(yàn)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)固定載荷和震動(dòng)同時(shí)存在的工況，為井下工具的性能檢測(cè)提供了更為準(zhǔn)確有效的檢測(cè)手段；其三、采用本發(fā)明的試驗(yàn)裝置檢測(cè)后的井下工具，各項(xiàng)性能準(zhǔn)確可靠，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的事故發(fā)生率大大降低，提高了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率和施工安全；其四、本發(fā)明可對(duì)螺桿鉆具、井下液力沖擊器和震擊器等井下工具進(jìn)行性能測(cè)試，適用工具范圍廣。
【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0015]圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的恒力加載裝置的工作原理圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0018]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明揭示了一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，該鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)包括有工具試驗(yàn)臺(tái)架10、熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置以及振幅與頻率測(cè)量裝置20，工具試驗(yàn)臺(tái)架10內(nèi)部設(shè)有被測(cè)試件101，熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置包括有用于對(duì)被測(cè)試件提供導(dǎo)熱油的液壓回路，在本實(shí)施例中，液壓回路包括依次連接的循環(huán)油箱301、流量計(jì)302、溫度傳感器303以及外置循環(huán)柱塞泵304，外置循環(huán)柱塞泵304連接至被測(cè)試件101上，且被測(cè)試件101通過(guò)另一油路連接至循環(huán)油箱301內(nèi)，在被測(cè)試件101與循環(huán)油箱301之間的油路上設(shè)有球閥311與球閥312，循環(huán)油箱301與流量計(jì)302之間設(shè)有球閥305，溫度傳感器303與外置循環(huán)柱塞泵304之間設(shè)有球閥306，外置循環(huán)柱塞泵304與被測(cè)試件101之間的油路上設(shè)置有球閥307與球泵308 ;液壓回路還包括有一壓力傳感器309與一回流閥310，外置循環(huán)柱塞泵304與被測(cè)試件101之間的油路上還具有連接至循環(huán)油箱301內(nèi)的一回流油路，壓力傳感器309與回流閥310即設(shè)置在回流油路上；上述的循環(huán)油箱301連接至一導(dǎo)熱油加熱裝置40，該導(dǎo)熱油加熱裝置40用于將循環(huán)油箱301內(nèi)冷卻的液壓油加熱后傳送至循環(huán)油箱301內(nèi)，導(dǎo)熱油加熱裝置40與循環(huán)油箱301之間設(shè)有球閥401與球閥402。
[0019]結(jié)合圖2，本發(fā)明的鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)還包括有一恒力加載裝置50，該恒力加載裝置50包括有為被測(cè)試件提供加載力的液壓缸501、與液壓缸501連接的液壓加載回路、對(duì)加載力進(jìn)行控制的和調(diào)節(jié)的彈性平衡缸501以及與彈性平衡缸502連接的氣壓調(diào)節(jié)閥組，液壓缸501的活塞將液壓缸501分為有桿腔與無(wú)桿腔，其中無(wú)桿腔即為上述的彈性平衡缸502。上述的液壓加載回路由油缸503、液壓泵504、單向閥505、電磁閥506以及電液換向閥507依次連接而成，且所述單向閥505與電磁閥506之間還設(shè)有一溢流閥508，該溢流閥508的出口連通至油缸503內(nèi)；上述的氣壓調(diào)節(jié)閥組由氣泵509、壓力變送器510以及壓力顯示表511組成，結(jié)合圖2，氣泵509、壓力變送器510以及壓力顯示表511均設(shè)置在單向閥505與電磁閥506之間的管路上，且氣泵509和壓力變送器510分別設(shè)置在溢流閥508與該管路的連接點(diǎn)的兩側(cè)。
[0020]通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)利用導(dǎo)熱油循環(huán)加熱裝置40對(duì)循環(huán)油箱301的循環(huán)油進(jìn)行加熱，被加熱的油通過(guò)外置循環(huán)柱塞泵304進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)的流量通過(guò)流量計(jì)302測(cè)量，流量大小通過(guò)回流閥310和設(shè)備轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；循環(huán)油通過(guò)循環(huán)接入工具試驗(yàn)臺(tái)架10上的被測(cè)試件101，通過(guò)被測(cè)試件101后返回到循環(huán)油箱301，完成測(cè)試加熱循環(huán)。恒力加載裝置50啟動(dòng)后，液壓泵504對(duì)液壓缸501進(jìn)行推理加載，當(dāng)加載至IJ位置后，鎖定液壓加載回路，并對(duì)彈性平衡缸501加壓，對(duì)彈性平衡缸501進(jìn)行加載，控制氣壓到加載力之后溫度和氣壓，此時(shí)穩(wěn)定的氣壓就為被測(cè)試件101提供了穩(wěn)定的軸向加載推力。試驗(yàn)完成之后,卸掉氣體壓力，再打開(kāi)液壓加載回路放松液壓缸501，卸載工件完成試驗(yàn)。
[0021]本發(fā)明此種對(duì)被測(cè)工件101的試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè)工件101在模擬實(shí)際工作溫度、工作流量和軸向載荷的條件下，測(cè)試工具性能參數(shù)和工作壽命。本發(fā)明采用循環(huán)加熱和大排量循環(huán)的方式，在模擬實(shí)際流量的條件下保證了循環(huán)介質(zhì)的溫度，能夠充分模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，真實(shí)檢測(cè)被試工件各項(xiàng)性能；采用彈性平衡缸實(shí)現(xiàn)固定載荷下的震動(dòng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)井下工具試驗(yàn)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)固定載荷和震動(dòng)同時(shí)存在的工況，為井下工具的性能檢測(cè)提供了更為準(zhǔn)確有效的檢測(cè)手段；另外，采用本發(fā)明的試驗(yàn)裝置檢測(cè)后的井下工具，各項(xiàng)性能準(zhǔn)確可靠，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的事故發(fā)生率大大降低，提高了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率和施工安全。
[0022]以上所描述的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述具體實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的技術(shù)思想范疇內(nèi)，可以出現(xiàn)各種變形及修改，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤(rùn)飾、修改或等同替換，均屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，它包括有工具試驗(yàn)臺(tái)架、熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置以及振幅與頻率測(cè)量裝置，所述工具試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)設(shè)有被測(cè)試件，所述熱油循環(huán)測(cè)量控制裝置包括有用于對(duì)被測(cè)試件提供導(dǎo)熱油的液壓回路，其特征在于:它還包括有一恒力加載裝置，該恒力加載裝置包括有為被測(cè)試件提供加載力的液壓缸、與液壓缸連接的液壓加載回路、對(duì)加載力進(jìn)行控制的和調(diào)節(jié)的彈性平衡缸以及與彈性平衡缸連接的氣壓調(diào)節(jié)閥組，所述液壓缸的活塞將液壓缸分為有桿腔與無(wú)桿腔，其中無(wú)桿腔即為上述的彈性平衡缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓加載回路由油缸、液壓泵、單向閥、電磁閥以及電液換向閥依次連接而成，且所述單向閥與電磁閥之間還設(shè)有一溢流閥，該溢流閥的出口連通至油缸內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述氣壓調(diào)節(jié)閥組由氣泵、壓力變送器以及壓力顯示表組成。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓回路包括依次連接的循環(huán)油箱、流量計(jì)、溫度傳感器以及外置循環(huán)柱塞泵，所述外置循環(huán)柱塞泵連接至被測(cè)試件上，且被測(cè)試件通過(guò)另一油路連接至循環(huán)油箱內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓回路還包括有一壓力傳感器與一回流閥，所述外置循環(huán)柱塞泵與被測(cè)試件之間的油路上還具有連接至循環(huán)油箱內(nèi)的一回流油路，所述壓力傳感器與回流閥即設(shè)置在回流油路上。
6.根據(jù)權(quán)力要求4所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)油箱連接至一導(dǎo)熱油加熱裝置，該導(dǎo)熱油加熱裝置用于將循環(huán)油箱內(nèi)冷卻的液壓油加熱后傳送至循環(huán)油箱內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)油箱與流量計(jì)之間、溫度傳感器與外置循環(huán)柱塞泵之間以及外置循環(huán)柱塞泵與被測(cè)試件之間的油路上均設(shè)置有球閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述振幅與頻率測(cè)量裝置包括有一傳感器，該傳感器安裝在被測(cè)試件上，用于測(cè)試被測(cè)試件振動(dòng)幅度和最大振動(dòng)加速度。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK104420864SQ201310400613
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】李壽勇, 陳東時(shí), 何鋌 申請(qǐng)人:深圳市弗賽特檢測(cè)設(shè)備有限公司