涡轮钻探工艺实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种涡轮钻探工艺实验装置，包括支撑台架、旋转加载装置、涡轮钻具和泥浆循环系统，泥浆循环系统包括岩石箱、泥浆池和泥浆泵，岩石箱设置在涡轮钻具的下方，在涡轮钻具上设置有扶正机构，泥浆泵的输入管道与泥浆池连通，岩石箱下侧具有出水口，出水口与泥浆池连通，泥浆泵的输出管道与涡轮钻具连通，旋转加载装置的动力输出端与涡轮钻具连接。该涡轮钻探工艺实验装置采用立式结构，不但可以作为涡轮钻具性能测试、涡轮钻井技术测试平台，还可以作为以水力驱动为动力源的孔下钻具的测试平台；实际测量时，采用往复式高压泥浆泵，而不是旋转式水泵直接泵入泥浆作为动力源，比现有的电力测功机、磁粉制动器式的测量设备具有压力高、扭矩足、更加贴近真实工况的优势。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种涡轮钻探工艺实验装置，包括支撑台架、旋转加载装置、涡轮钻具和泥浆循环系统，泥浆循环系统包括岩石箱、泥浆池和泥浆泵，岩石箱设置在涡轮钻具的下方，在涡轮钻具上设置有扶正机构，泥浆泵的输入管道与泥浆池连通，岩石箱下侧具有出水口，出水口与泥浆池连通，泥浆泵的输出管道与涡轮钻具连通，旋转加载装置的动力输出端与涡轮钻具连接。该涡轮钻探工艺实验装置采用立式结构，不但可以作为涡轮钻具性能测试、涡轮钻井技术测试平台，还可以作为以水力驱动为动力源的孔下钻具的测试平台；实际测量时，采用往复式高压泥浆泵，而不是旋转式水泵直接泵入泥浆作为动力源，比现有的电力测功机、磁粉制动器式的测量设备具有压力高、扭矩足、更加贴近真实工况的优势。【专利说明】涡轮钻探工艺实验装置
本技术涉及地质勘探领域，尤其涉及一种涉及一种用以测量实际钻探过程中钻具各项性能参数的涡轮钻探工艺实验装置。
技术介绍
涡轮钻具是地球深部探测、超深井钻探不可缺少的关键设备，目前，已经在石油钻井和地质超深井钻探领域得到了广泛应用。涡轮钻探技术实验台是开展涡轮钻具性能测试，以及涡轮钻具与钻头匹配的钻探工艺实验的关键设备。目前，对涡轮钻具的测试，通常采用旋转式离心栗驱动涡轮钻具旋转，由于离心栗的流量大、压差小，因此，无法通过实钻加载钻头上的钻压自然产生扭矩的方式测试，而是采用磁粉制动器或者电力测功机模拟钻进中的扭矩，因此，只能开展涡轮钻具测试研究，而无法进行相应的钻探工艺研究。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种用以测量实际钻探过程中钻具各项性能参数的涡轮钻探工艺实验装置。为实现上述目的，本技术提供的涡轮钻探工艺实验装置，包括支撑台架、旋转加载装置、涡轮钻具和泥浆循环系统，所述泥浆循环系统包括岩石箱、泥浆池和泥浆栗，所述岩石箱设置在所述涡轮钻具的下方，在所述涡轮钻具上设置有扶正机构，所述泥浆栗的输入管道与所述泥浆池连通，所述岩石箱下侧具有出水口，所述出水口与所述泥浆池连通，所述泥浆栗的输出管道与所述涡轮钻具连通，所述旋转加载装置的动力输出端与所述涡轮钻具连接。优选地，所述岩石箱内为立方体形，在所述岩石箱内底部设有多个椭圆形孔，还包括岩石固定杆，所述岩石固定杆一端具有椭圆形头，所述椭圆形头插入所述岩石箱内底部设置的所述椭圆形孔旋转后与所述椭圆形孔卡接；另一端为一与其螺纹连接的连接头，在所述连接头上开有通孔，在正对的两根所述岩石固定杆连接头上的通孔中插入一根压杆。优选地，旋转加载装置包括液压马达、扭矩传感器、减速器、液压缸活塞安装座、轴承安装座、轴承、主轴、两个液压缸，所述液压马达安装在所述减速器的输入端，所述扭矩传感器安装在所述减速器和所述液压马达之间，所述减速器的输出端下部连接所述主轴，所述轴承通过轴承安装座设置在所述主轴上，所述轴承安装座设置在所述液压缸活塞安装座上，两个所述液压缸的缸体设置在所述支撑台架的下方，所述主轴连接涡轮钻具，伸出所述减速器输出端上方的所述主轴浮动设置。优选地，所述旋转加载装置还包括液压控制系统，所述液压控制系统包括液压源(液压油箱及相应的动力源控制系统);液压控制回路(指液压控制阀件、管路、操纵机构等);用以控制液压缸进给方向的液压缸换向阀，所述液压缸换向阀为三位四通换向阀，进油阀口与所述液压源连通；用以控制液压马达旋转方向及旋转速度的液压马达换向阀，所述液压马达换向阀为三位四通换向阀，进油阀口与所述液压源连通； 用以控制液压缸进给力的溢流减压阀，包括输入端、输出端和泄油口，所述输入端与所述液压缸换向阀的一个输出端连通，所述泄油口与所述液压油箱连通；用以防止液压缸突然掉下以及保持液压系统平稳的液压平衡阀，包括两个输入口和两个输出口，其中一个输入口和所述液压换向阀的另一个输出端连通，另一个输入口和所述溢流减压阀的输出端连通，两个输出端分别和所述液压马达连通。优选地，所述泥浆循环系统还包括莲蓬头，设置在所述泥浆池内，用以在泥浆池内汲取泥浆或清水的过程中过滤杂质；吸水管，两端分别与泥浆栗的输入端和莲蓬头连接；水龙头，导通涡轮钻具和泥浆栗，向涡轮钻具内注入泥浆或清水；压水管，两端分别与泥浆栗的输出端和水龙头连接；压力变送器，设置在压水管上，用以显示压力变化并将水压信息转换为电信号；流量计，设置在吸水管上，用以监控泥浆栗的流量信息；回水管，所述回水管上设置有安全阀，所述回水管连通压水管和泥浆池，所述安全阀防止压水管堵塞时发生事故，当所述压水管内压力超过安全阀开启压力时，安全阀自动打开，泥浆或清水在压力作用下涌出安全阀的溢流孔，通过回水管流回水池。 泄压管，所述泄压管上设置有回水阀，所述泄压管连通压水管和回水管，所述回水阀用作停止泥浆栗时排出栗口具有压力的泥浆或清水用；或用来检查开启泥浆栗后是否吸上冲洗液。溢流管，所述溢流管上设置有溢流阀，所述溢流管连通所述压水管和泥浆池，所述溢流阀用以调节泥浆栗的流量。优选地，所述支撑台架包括工字钢、多个横加强筋、多个斜加强筋、支撑架底板、基座和多个固定支架，多个所述横加强筋水平间隔焊接在所述工字钢的凹槽内，所述斜加强筋以横加强筋为对称线倾斜焊接在所述横加强筋两侧，多个所述固定支架间隔设置在在所述工字钢的后部，所述支撑板底板焊接在所述工字钢底部，在所述支撑底板上开有半圆孔，两个所述液压缸设置在所述支撑架底板上，所述基座设置在所述支撑架底板的下部。优选地，所述基座具有一中空腔，所述中空腔由方钢焊接而成，在所述基座的侧面焊接有加强筋。本技术提供的涡轮钻探工艺实验装置采用立式结构，不但可以作为涡轮钻具性能测试、涡轮钻井技术测试平台，还可以作为螺杆钻具、叶片钻具、振动工具等以水力驱动为动力源的孔下钻具的测试平台；实际测量时，采用泥浆栗直接栗入泥浆作为动力源，比现有的电力测功机、磁粉制动器式的测量设备具有扭矩足、更加贴近真实工况的优势。【专利附图】【附图说明】图1为本技术涡轮钻探工艺实验装置的结构示意图；图2为本技术涡轮钻探工艺实验装置的岩石箱的结构示意图；图3为本技术涡轮钻探工艺实验装置的旋转加载装置的结构示意图；图4为本技术涡轮钻探工艺实验装置的液压控制系统的原理示意图；图5为本技术涡轮钻探工艺实验装置的泥浆循环系统的结构示意图；图6为本技术涡轮钻探工艺实验装置的支撑台架的结构示意图；图7为本技术涡轮钻探工艺实验装置的岩石固定杆的结构示意图；图8为本技术涡轮钻探工艺实验装置的岩石箱内底部结构示意图；图9为图3的圆内局部放大结构示意图。图中，1-岩石箱，2-泥浆池，3-泥浆栗，4-涡轮钻具，5-椭圆形孔，6-岩石固定杆，7-压杆，8-连接头，9-液压马达，10-扭矩传感器，11-减速器，12-液压缸活塞安装座，13-轴承安装座，14-轴承，15-主轴，16-液压缸，17-液压源，18-液压油箱，19-液压马达换向阀，20-溢流减压阀，21-液压平衡阀，22-液压缸换向阀，23-莲蓬头，24-吸水管，25-水龙头，26-压水管，27-压力变送器，28-流量计，29-回水管，30-泄压管，31-溢流管，32-溢流阀，33-工字钢，34-横加强筋，35-斜加强筋，36-支撑架底板，37-基座，38-固定支架，3本文档来自技高网...

【技术保护点】
涡轮钻探工艺实验装置，其特征在于，包括支撑台架、旋转加载装置、涡轮钻具和泥浆循环系统，所述泥浆循环系统包括岩石箱、泥浆池和泥浆泵，所述岩石箱设置在所述涡轮钻具的下方，在所述涡轮钻具上设置有扶正机构，所述泥浆泵的输入管道与所述泥浆池连通，所述岩石箱下侧具有出水口，所述出水口与所述泥浆池连通，所述泥浆泵的输出管道与所述涡轮钻具连通，所述旋转加载装置的动力输出端与所述涡轮钻具连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，刘宝林，黄明新，张蔚，高明帅，周琴，王立广，张丹，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：实用新型
国别省市：