專利名稱：鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鉆桿與套管摩擦損傷研究、評價(jià)的實(shí)驗(yàn)機(jī)，是一種用于模擬鉆桿套管間摩擦磨損的試驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在鉆井過程中，鉆桿相對套管旋轉(zhuǎn)，兩者之間不可避免存在摩擦磨損，特別是超深超高壓油、氣井，鉆進(jìn)深度大，鉆井周期長，套管磨損更為嚴(yán)重。鉆井“留下”的井筒能否承受試油、完井投產(chǎn)及開發(fā)作業(yè)“負(fù)荷”，應(yīng)進(jìn)行評價(jià)，以保證壽命期內(nèi)井筒的安全。這其中一個(gè)重要的方面就是套管磨損程度評價(jià)，為此，需要利用試驗(yàn)機(jī)模擬鉆井過程中鉆桿與套管的摩擦情況，通過變化主軸轉(zhuǎn)速、試驗(yàn)力、鉆井液、鉆桿試樣材料、套管試樣材料等參數(shù)或材料，研究在不同情況下鉆桿與套管之間的摩擦特性。為探求鉆井過程中鉆桿與套管之間的摩擦磨損規(guī)律提供試驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)而為鉆井時(shí)套管、鉆桿的選取、鉆進(jìn)參數(shù)的選取、試油、完井投產(chǎn)及開發(fā)作業(yè)方案的制定提供指導(dǎo)。目前生產(chǎn)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的環(huán)狀試件尺寸小，無法直接從鉆桿上截取制備。另外，生產(chǎn)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)腔容積較小且其中的液體不能循環(huán)，這種情況模擬在潤滑油潤滑或無潤滑的情況下，材料之間的摩擦是可行的，但在鉆井過程中，鉆桿與套管在泥漿環(huán)境中摩擦，相互摩擦的兩表面摩擦磨損要嚴(yán)重一些，且試驗(yàn)時(shí)發(fā)熱量較大，試驗(yàn)腔尺寸過小及介質(zhì)不循環(huán)均可使試驗(yàn)腔內(nèi)的液體溫度過高甚至“燒干”，如此進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)， 與鉆井過程中鉆桿與套管在泥漿環(huán)境中的磨損情況不相符合。因此需要改進(jìn)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，使之能夠更真實(shí)地模擬鉆井時(shí)鉆桿套管間摩擦磨損的實(shí)際情況。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)在上模擬鉆桿、 套管之間摩擦、造成磨損，為研究鉆桿與套管間摩擦特性提供實(shí)驗(yàn)工具。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，主要由試驗(yàn)加載裝置、泥漿循環(huán)管線、微型泥漿泵和泥漿容器組成，其特征在于泥漿循環(huán)管線連接在微型泥漿泵的吸入口與泥漿容器之間，泥漿容器內(nèi)的泥漿能進(jìn)入微型泥漿泵內(nèi)；另一條泥漿循環(huán)管線連接在微型泥漿泵的出口與試驗(yàn)加載裝置的試驗(yàn)腔體上端部；第三條泥漿循環(huán)管線連接在泥漿容器進(jìn)口與試驗(yàn)加載裝置的試驗(yàn)腔體的底部；微型泥漿泵能為試驗(yàn)加載裝置內(nèi)提供循環(huán)泥漿。所述的試驗(yàn)加載裝置包括鉆桿試件固定盤、固定壓板、固定螺母、試驗(yàn)機(jī)主軸、試驗(yàn)腔體和套管試件夾持裝置；在密閉的長方體形試驗(yàn)腔體的上端部固定有管接頭，在試驗(yàn)腔體的底部固定有管接頭，兩條泥漿循環(huán)管線分別連接在兩個(gè)管接頭上；在試驗(yàn)腔體的壁上有主軸孔，試驗(yàn)機(jī)主軸伸于試驗(yàn)腔體內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)主軸與試驗(yàn)腔體之間有密封件；試驗(yàn)機(jī)主軸與減速器輸出軸連接；在試驗(yàn)機(jī)主軸端部通過固定螺母固定有鉆桿試件固定盤，鉆桿試件固定盤上能安裝從鉆桿上截取的圓環(huán)柱形鉆桿試件；在鉆桿試件固定盤的外端面通過螺釘固定有一個(gè)圓環(huán)形固定壓板，固定壓板將鉆桿試件固定在鉆桿試件固定盤外壁上；在試驗(yàn)腔體內(nèi)的上部固定有套管試件夾持裝置，套管試件夾持裝置能固定從套管上截取的套管試件；當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動鉆桿試件轉(zhuǎn)動，與套管試件相對運(yùn)動，模擬鉆井過程中鉆桿與套管之間的相對運(yùn)動。利用此試驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可以較為真實(shí)地模擬鉆井過程中鉆桿套管間摩擦磨損情況。所述的試驗(yàn)腔體的一個(gè)側(cè)面固定有透明板，能看到內(nèi)部的試驗(yàn)情況。所述的鉆桿試件固定盤與試驗(yàn)機(jī)主軸通過錐面聯(lián)接，能方便、快速拆裝更換鉆桿試件固定盤。在固定壓板的內(nèi)端面上垂直固定有銷釘，安裝好后，銷釘嵌入鉆桿試件對應(yīng)位置的槽中，以保證鉆桿試件與鉆桿試件固定盤不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。在具體使用時(shí)，鉆桿試件、套管試件均是直接從鉆桿或套管上截取，經(jīng)簡單加工而制備，將套管試件安裝在套管試件夾持裝置上，將套管試件夾持裝置安裝在試驗(yàn)加載裝置上。用泥漿循環(huán)管線按要求連接試驗(yàn)腔體、微型泥漿泵和泥漿容器。安裝完成后，在泥漿容器注入泥漿，開啟微型泥漿泵，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定其他參數(shù)后即可開始實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，利用微型泥漿泵循環(huán)泥漿，能實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場條件，使得試驗(yàn)更接近鉆井時(shí)鉆桿套管間摩擦磨損的真實(shí)情況。另外，試件的快速裝拆和可靠連接。

圖1是本實(shí)用新型鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是試驗(yàn)加載裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中，1-鉆桿試件，2-鉆桿試件固定盤，3-固定壓板，4-固定螺母，5-試驗(yàn)機(jī)主軸，6-試驗(yàn)腔體，7-套管試件，8-套管試件夾持裝置，9-試驗(yàn)加載裝置，10-泥漿循環(huán)管線， 11-微型泥漿泵，12-泥漿容器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 :以一個(gè)鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)為例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖1。本實(shí)用新型鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，主要由試驗(yàn)加載裝置9、泥漿循環(huán)管線10、微型泥漿泵11和泥漿容器12組成。泥漿循環(huán)管線10連接在微型泥漿泵11 的吸入口與泥漿容器12之間；另一條泥漿循環(huán)管線10連接在微型泥漿泵11的出口與試驗(yàn)加載裝置9的試驗(yàn)腔體6上端部；第三條泥漿循環(huán)管線10連接在泥漿容器12進(jìn)口與試驗(yàn)加載裝置9的試驗(yàn)腔體6的底部。微型泥漿泵11是現(xiàn)有產(chǎn)品。參閱圖2。所述的試驗(yàn)加載裝置9包括鉆桿試件固定盤2、固定壓板3、固定螺母 4、試驗(yàn)機(jī)主軸5、試驗(yàn)腔體6和套管試件夾持裝置8。在密閉的長方體形試驗(yàn)腔體6的上端部固定有管接頭，在試驗(yàn)腔體6的底部固定有管接頭，兩條泥漿循環(huán)管線10分別連接在兩個(gè)管接頭上。試驗(yàn)腔體6的一個(gè)側(cè)面固定有透明板。在試驗(yàn)腔體6的壁上有主軸孔，試驗(yàn)機(jī)主軸5伸于試驗(yàn)腔體6內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)主軸5與試驗(yàn)腔體6之間有密封件。試驗(yàn)機(jī)主軸5與減速器輸出軸連接。在試驗(yàn)機(jī)主軸5端部通過固定螺母4固定有鉆桿試件固定盤2，試驗(yàn)機(jī)主軸5端部有錐形軸頭，鉆桿試件固定盤2有錐形中心孔，鉆桿試件固定盤2與試驗(yàn)機(jī)主軸5通過錐面聯(lián)接。在鉆桿試件固定盤2的外端面通過螺釘固定有一個(gè)圓環(huán)形固定壓板3，在固定壓板3的內(nèi)端面上垂直固定有銷釘。在試驗(yàn)腔體6內(nèi)的上部固定有套管試件夾持裝置8。
權(quán)利要求1.一種鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，主要由試驗(yàn)加載裝置(9)、泥漿循環(huán)管線(10)、微型泥漿泵(11)和泥漿容器(1 組成，其特征在于泥漿循環(huán)管線(10)連接在微型泥漿泵 (11)的吸入口與泥漿容器(1 之間；另一條泥漿循環(huán)管線(10)連接在微型泥漿泵(11)的出口與試驗(yàn)加載裝置(9)的試驗(yàn)腔體(6)上端部；第三條泥漿循環(huán)管線(10)連接在泥漿容器(1 進(jìn)口與試驗(yàn)加載裝置(9)的試驗(yàn)腔體(6)的底部；所述的試驗(yàn)加載裝置(9)包括鉆桿試件固定盤O)、固定壓板(3)、固定螺母、試驗(yàn)機(jī)主軸(5)、試驗(yàn)腔體(6)和套管試件夾持裝置(8)；在密閉的長方體形試驗(yàn)腔體(6)的上端部固定有管接頭，在試驗(yàn)腔體(6)的底部固定有管接頭，兩條泥漿循環(huán)管線(10)分別連接在兩個(gè)管接頭上；在試驗(yàn)腔體(6)的壁上有主軸孔，試驗(yàn)機(jī)主軸( 伸于試驗(yàn)腔體(6) 內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)主軸( 與試驗(yàn)腔體(6)之間有密封件；試驗(yàn)機(jī)主軸( 與減速器輸出軸連接； 在試驗(yàn)機(jī)主軸( 端部通過固定螺母(4)固定有鉆桿試件固定盤O)，鉆桿試件固定盤(2) 上能安裝從鉆桿上截取的圓環(huán)柱形鉆桿試件(1)；在鉆桿試件固定盤O)的外端面通過螺釘固定有一個(gè)圓環(huán)形固定壓板(3)；在試驗(yàn)腔體(6)內(nèi)的上部固定有套管試件夾持裝置 ⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述的試驗(yàn)腔體(6) 的一個(gè)側(cè)面固定有透明板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述的鉆桿試件固定盤( 與試驗(yàn)機(jī)主軸( 通過錐面聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是在固定壓板 (3)的內(nèi)端面上垂直固定有銷釘。
專利摘要鉆桿與套管摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)用于油田鉆桿與套管摩擦損傷研究、評價(jià)實(shí)驗(yàn)。泥漿循環(huán)管線連接在微型泥漿泵的吸入口與泥漿容器之間；另一條泥漿循環(huán)管線連接在微型泥漿泵的出口與試驗(yàn)加載裝置的試驗(yàn)腔體上端部；第三條泥漿循環(huán)管線連接在泥漿容器進(jìn)口與試驗(yàn)加載裝置的試驗(yàn)腔體的底部；在試驗(yàn)腔體的壁上試驗(yàn)機(jī)主軸；在試驗(yàn)機(jī)主軸端部通過固定螺母固定有鉆桿試件固定盤，在鉆桿試件固定盤的外端面通過螺釘固定有一個(gè)圓環(huán)形固定壓板，在試驗(yàn)腔體內(nèi)的上部固定有套管試件夾持裝置。效果是利用微型泥漿泵循環(huán)泥漿，能實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場條件，使得試驗(yàn)更接近鉆井時(shí)鉆桿套管間摩擦磨損的真實(shí)情況。另外，試件的快速裝拆和可靠連接。
文檔編號G01N3/56GK202166578SQ20112020535
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者劉明球, 劉洪濤, 季曉紅, 張福祥, 楊向同, 竇益華, 郇國慶, 鄭維師, 陶世軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司