振动类钻井工具性能检测装置及其用途制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种振动类钻井工具性能检测装置及其用途，该装置包括夹持装置、供料装置和性能测试装置；夹持装置用于固定待测振动类钻井工具；性能测试装置中，测压接头有两个，均安装有压力传感器，分别安装在待测振动类钻井工具的两端；振动位移传感器安装在待测振动类钻井工具上；轴向载荷加载装置用于向待测振动类钻井工具内部施加轴向载荷；压力传感器、振动位移传感器分别与数据采集器连接；数据采集器将采集到的信息传输至计算机；供料装置分别通过管线与待测振动类钻井工具两端连接，形成回路。该装置能模拟井下复杂环境下振动类钻井工具动态振动特性，分析结构参数、流体性能等因素对振动类钻井工具的影响。

Vibration type drilling tool performance testing device and use thereof

The present invention discloses a kind of vibration drilling tool performance testing device and use thereof, the device comprises a clamping device, a feeding device and a performance testing device; clamping device for fixing the vibration drilling tools; performance testing device, pressure of two, equipped with a pressure sensor is respectively arranged at two ends of vibration type of drilling tool to be measured; the vibration displacement sensor is arranged on the measured vibration drilling tool; axial loading device for vibration drilling tool internal axial load applied to the measured vibration displacement sensor; pressure sensor, are respectively connected with the data acquisition; data collector to collect the information transmitted to the computer through the feeding device; pipeline and vibration drilling tool ends connected to form a loop. The device can simulate the dynamic vibration characteristics of the vibration drilling tools in the complex underground environment, and analyze the influence of the structural parameters and fluid properties on the vibration drilling tools.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气钻探领域，特别是涉及振动类钻井工具性能检测装置及其用途。
技术介绍
随着各油田开发的不断深入，深井、超深井、复杂结构井越来越多。然而深井、超深井钻探过程中，由于岩石硬度大、研磨性强、可钻性差，常规的螺杆钻具与PDC钻头配合的钻进方式机械钻速极低；大斜度井、大位移井、水平井等复杂结构井滑动钻进过程中由于井斜角大、裸眼段长，钻具与井壁接触面积大，产生较大的摩阻，造成滑动钻进过程中严重的托压现象，导致滑动钻进机械钻速极低。为解决深井、超深井硬岩层地层机械钻速低的问题，国内外研发了扭力冲击器、液动冲击器等工具；为解决复杂结构井滑动钻进托压问题，国内外研发了水力振荡器等工具。扭力冲击器、液动冲击器、水力振荡器等工具都属于振动类井下工具，都是通过将钻井流体能量转换为机械振动能量，从而达到提高机械钻速的目的。然而，钻井液流体性质的变化，排量的变化，工具结构参数的变化，工具在井下受力状态的变化，都对工具振动性能有一定的影响。因此在设计研发这类工具时，振动参数的获得是非常重要的。目前主要靠有限元模拟、地面静态承压实验、静态的拉扭试验来测试工具的性能，这种静态模拟或试验的条件是无法与井下复杂的动态受力状态相比拟的，测试结果差距会很大。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种振动类钻井工具性能检测装置及其用途，其能模拟井下复杂环境下振动类钻井工具动态振动特性，分析结构参数、流体性能等因素对振动类钻井工具的影响，为振动类钻井工具的设计和现场应用提供理论依据和指导。为此，本专利技术的技术方案如下：一种振动类钻井工具性能检测装置，包括夹持装置、供料装置和性能测试装置；所述夹持装置用于固定待测振动类钻井工具；所述性能测试装置包括轴向载荷加载装置、振动位移传感器、测压接头、压力传感器、数据采集器和计算机；所述测压接头有两个，分别安装在待测振动类钻井工具的两端；所述测压接头上均安装有压力传感器；所述振动位移传感器安装在待测振动类钻井工具上；所述轴向载荷加载装置设置于待测振动类钻井工具一端，用于向待测振动类钻井工具内部施加轴向载荷；所述压力传感器、振动位移传感器分别与数据采集器连接；所述数据采集器将从所述压力传感器和振动位移传感器采集到的信息传输至计算机；所述供料装置分别通过管线与安装在待测振动类钻井工具两端的测压接头连接，用于从一端向待测振动类钻井工具的内部输送钻井液和岩屑，并从另一端汇集输出混合液，形成回路。所述轴向载荷加载装置包括连接在一起的液压站和液压活塞缸。进一步，所述供料装置包括岩屑注入装置和钻井液注入装置；所述钻井液注入装置包括通过管线依次连接的固液分离装置、截止阀I、泥浆罐、截止阀II、泵、止回阀、截止阀III和流量计，从待测振动类钻井工具输出的混合液经所述固液分离装置进入泥浆罐；所述岩屑注入装置通过管道并入所述流量计与待测振动类钻井工具进料侧测压接头之间的管线；所述岩屑注入装置包括岩屑保存箱和用于把所述岩屑保存箱内的岩屑送入管线中的输入装置。优选，所述泵为柱塞泵或离心泵。进一步，所述泥浆罐还连接有电动调节阀，用于精确输出泥浆罐内的钻井液。进一步，所述夹持装置有两个，一个位置固定，一个位置可调，能在两端固定所述待测振动类钻井工具性能检测装置；同时，所述轴向载荷加载装置安装在夹持装置位置固定侧。进一步，所述振动位移传感器为分体式结构。一种如上所述振动类钻井工具性能检测装置用于检测振动类钻井工具性能的方法，包括如下步骤：1)将待测振动类钻井工具性能检测装置安装在夹持装置上；2)利用轴向载荷加载装置向待测振动类钻井工具内部施加轴向载荷F1；利用供料装置从待测振动类钻井工具一端向其内部输送钻井液和岩屑，在待测振动类钻井工具内混合，而后从另一端流出，回到所述供料装置中，循环使用；压力传感器实时采集待测振动类钻井工具两端的压力，并将采集到的数据传输到数据采集器；振动位移传感器实时采集待测振动类钻井工具的位移，并将采集到的数据传输到数据采集器；所述数据采集器将采集到的数据传输到计算机。该振动类钻井工具性能检测装置能够模拟井下复杂环境下振动类钻井工具动态振动特性，分析结构参数、流体性能等因素对振动类钻井工具的影响，为振动类钻井工具的设计和现场应用提供理论依据和指导。附图说明图1为本专利技术提供的振动类钻井工具性能检测装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。如图1所示，一种振动类钻井工具性能检测装置，包括夹持装置13、供料装置10和性能测试装置；夹持装置13用于固定待测振动类钻井工具16；优选，夹持装置13有两个，一个位置固定，一个位置可调，能在两端固定待测振动类钻井工具16性能检测装置；试装置包括轴向载荷加载装置17、振动位移传感器15、测压接头11、压力传感器12、数据采集器25和计算机26；测压接头11有两个，分别安装在待测振动类钻井工具16的两端；测压接头11上均安装有压力传感器12；振动位移传感器15安装在待测振动类钻井工具16上(具体而言，振动位移传感器15为分体式结构，其用于检测待测振动类钻井工具16轴向位移的感应片14安装在待测振动类钻井工具16的进料端)；轴向载荷加载装置17安装在固定待测振动类钻井工具16的夹持装置位置固定侧，用于向待测振动类钻井工具16内部施加轴向载荷；压力传感器12、振动位移传感器15分别与数据采集器25连接；数据采集器25将从压力传感器12和振动位移传感器15采集到的信息传输至计算机26；供料装置10分别通过管线与安装在待测振动类钻井工具16两端的测压接头11连接，用于从一端向待测振动类钻井工具16的内部输送钻井液和岩屑，并从另一端汇集输出混合液，形成回路。具体来说，轴向载荷加载装置17包括连接在一起的液压站23和液压活塞缸24。供料装置10包括岩屑注入装置27和钻井液注入装置20；钻井液注入装置20包括通过管线依次连接的固液分离装置21、截止阀I22、泥浆罐1、截止阀II2、泵3、止回阀5、截止阀III6和流量计7，从待测振动类钻井工具16输出的混合液经固液分离装置21进入泥浆罐1；岩屑注入装置27通过管道并入流量计7与待测振动类钻井工具16进料侧测压接头11之间的管线；岩屑注入装置27包括岩屑保存箱8和用于把岩屑保存箱8内的岩屑送入管线中的输入装置9。优选，泵3为柱塞泵或离心泵。作为一个优选技术方案，泥浆罐1还连接有电动调节阀4，用于精确输出泥浆罐1内的钻井液。利用该振动类钻井工具性能检测装置检测振动类钻井工具性能的方法，包括如下步骤：1)将待测振动类钻井工具16性能检测装置安装在夹持装置13上；2)利用轴向载荷加载装置17向待测振动类钻井工具16内部施加轴向载荷F1；利用供料装置10从待测振动类钻井工具16一端向其内部输送钻井液和岩屑，在待测振动类钻井工具16内混合，而后从另一端流出，回到供料装置10中，循环使用；压力传感器12实时采集待测振动类钻井工具16两端的压力，并将采集到的数据传输到数据采集器25；振动位移传感器15实时采集待测振动类钻井工具16的位移，并将采集到的数据传输到数据采集器25；数据采集器25将采集到的数据传输到计算机26。测试时，先开启数据采集器25和计算机26，保证各传感器信号采集正常。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动类钻井工具性能检测装置，包括夹持装置(13)、供料装置(10)和性能测试装置；其特征在于：所述夹持装置(13)用于固定待测振动类钻井工具(16)；所述性能测试装置包括轴向载荷加载装置(17)、振动位移传感器(15)、测压接头(11)、压力传感器(12)、数据采集器(25)和计算机(26)；所述测压接头(11)有两个，分别安装在待测振动类钻井工具(16)的两端；所述测压接头(11)上均安装有压力传感器(12)；所述振动位移传感器(15)安装在待测振动类钻井工具(16)上；所述轴向载荷加载装置(17)设置于待测振动类钻井工具(16)一端，用于向待测振动类钻井工具(16)内部施加轴向载荷；所述压力传感器(12)、振动位移传感器(15)分别与数据采集器(25)连接；所述数据采集器(25)将从所述压力传感器(12)和振动位移传感器(15)采集到的信息传输至计算机(26)；所述供料装置(10)分别通过管线与安装在待测振动类钻井工具(16)两端的测压接头(11)连接，用于从一端向待测振动类钻井工具(16)的内部输送钻井液和岩屑，并从另一端汇集输出混合液，形成回路。

【技术特征摘要】
1.一种振动类钻井工具性能检测装置，包括夹持装置(13)、供料装置(10)和性能测试装置；其特征在于：所述夹持装置(13)用于固定待测振动类钻井工具(16)；所述性能测试装置包括轴向载荷加载装置(17)、振动位移传感器(15)、测压接头(11)、压力传感器(12)、数据采集器(25)和计算机(26)；所述测压接头(11)有两个，分别安装在待测振动类钻井工具(16)的两端；所述测压接头(11)上均安装有压力传感器(12)；所述振动位移传感器(15)安装在待测振动类钻井工具(16)上；所述轴向载荷加载装置(17)设置于待测振动类钻井工具(16)一端，用于向待测振动类钻井工具(16)内部施加轴向载荷；所述压力传感器(12)、振动位移传感器(15)分别与数据采集器(25)连接；所述数据采集器(25)将从所述压力传感器(12)和振动位移传感器(15)采集到的信息传输至计算机(26)；所述供料装置(10)分别通过管线与安装在待测振动类钻井工具(16)两端的测压接头(11)连接，用于从一端向待测振动类钻井工具(16)的内部输送钻井液和岩屑，并从另一端汇集输出混合液，形成回路。2.如权利要求1所述振动类钻井工具性能检测装置，其特征在于：所述轴向载荷加载装置(17)包括连接在一起的液压站(23)和液压活塞缸(24)。3.如权利要求1所述振动类钻井工具性能检测装置，其特征在于：所述供料装置(10)包括岩屑注入装置(27)和钻井液注入装置(20)；所述钻井液注入装置(20)包括通过管线依次连接的固液分离装置(21)、截止阀I(22)、泥浆罐(1)、截止阀II(2)、泵(3)、止回阀(5)、截止阀III(6)和流量计(7)，从待测振动类钻井工具(16)输出的混合液经所述固液分离装置(21)进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴欣袁，王建龙，张永忠，闫光，李健，魏宝明，李彬，何卫斌，顾洪凯，薛永波，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12