用于辅助钻具的性能参数的测试装置及测试方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术，提供了一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置，包括：连接在所述辅助钻具的第一端处的压力测量机构，其包括：用于模拟产生钻井液钻压的模拟压力生成单元、第一力传感器和用于连接所述辅助钻具的第一接头。以及连接在所述辅助钻具的第二端处的冲击力测量机构，其包括：用于连接所述辅助钻具的第二接头、与所述第二接头相连的扭矩传感器和第二力传感器、传感器防转轴。其中，所述第一接头和所述第二接头能够与辅助钻具形成闭合回路，从而对所述辅助钻具进行测试。本发明专利技术还提供了一种用于辅助钻具的性能参数的测试方法。

Testing device and method for performance parameters of auxiliary drilling tools

【技术实现步骤摘要】
用于辅助钻具的性能参数的测试装置及测试方法
本专利技术属于石油工业机械
，具体地涉及一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置。本专利技术还涉及一种用于辅助钻具的性能参数的测试方法。
技术介绍
随着石油钻井技术的不断发展，为了满足钻井工程中的需求出现了许多不同功能的钻井工具。随着科技的飞速发展，现有技术中的钻井工具的性能得到了很大的提高。然而，在一些特殊工况下，仍然存在一些问题。例如，在软硬交错地层或硬地层中施工时，由于这种地层的岩性变化大或强度大，地层软硬交错，在钻井过程中易诱发井下钻具振动，从而导致钻头长时间处于动态不稳定的工作状态。钻头工作状态的不稳定会造成井下钻柱处于轴向振动、横向振动和周向振动的耦合状态，这三种井下振动形式分别主要表现为跳钻、涡动和粘滑。钻头振动不仅会降低钻头的破岩效率，还会造成钻头牙齿或切削齿的先期损坏、钻具疲劳破坏，进而导致机械钻速慢、钻头进尺少、钻头寿命短、钻具先期失效和井下落物等一系列影响钻井周期和钻井费用的问题。为此，在钻井过程中使用增压减震稳扭旋冲钻井提速工具，能够起到减小井下轴向振动对钻头的冲击的作用，同时，能够给钻头施加设计钻压，从而给钻头提供一种高频变化的具有轴向周向的复合方向的冲击力。将超出设定转矩时的旋转运动转化为直线运动，防止钻头钻柱失速，解决了钻头在硬地层、夹层的憋跳钻、粘滑、“失速”、机械钻速慢等问题。现有技术中的增压减震稳扭旋冲钻井提速工具主要包括三部分，分别是冲击能量发生机构、冲击能量分配机构、减震稳扭机构。冲击能量发生机构用于将钻井液的能量转化，产生轴向的冲击能量。冲击能量分配机构将轴向的冲击能量进行重新分配，分配为轴向冲击能量和周向冲击能量。减震稳扭机构用于吸收、储存钻进过程中的过大扭矩，减少震动。其中，冲击能量发生机构是利用多组涡轮产生连续的大扭矩转动动力，动静阀盘间过流面积的变化，产生周期性的节流压差，发生轴向振荡，实现周向冲击。径向扶正轴承用于能量发生单元的径向支撑扶正，该轴承需要经受泥浆的冲刷，同时轴承旋转需要尽量光滑以减轻摩擦动能损耗。止推轴承主要承担轴向负荷。冲击能量分配单元的作用是将冲击能量发生单元产生的部分轴向冲击力转化为周向冲击，采用螺旋副的机构实现此功能。减震稳扭机构由碟簧、螺旋副构成，当发生失速时，在大扭矩及差速的作用下螺旋副的心轴发生转动，并使碟簧产生压缩，此时下部钻具会被提升一定距离，释放部分反扭矩。由此，测试增压减震稳扭旋冲钻井提速工具的性能参数，对提高钻具的效果显得尤为重要。然而，在现有技术中，并没有现成的增压减震稳扭旋冲钻井提速工具冲击力的参数测试装置及其测试方法。
技术实现思路
针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提供一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置，该测试装置能够模拟井下钻井环境的施加钻压，并能够通过传感器测量待测的辅助钻井工具的冲击力的大小。同时，该测量装置能够长时间连续运转，从而测试辅助钻井工具的寿命。另外，该测试装置结构简单，加工制造成本低，易于安装，操作简单方便，并且能够保证测试结构的精确性。本专利技术还提供了一种用于辅助钻井工具的性能参数的测试方法，其通过使用如上所述的用于辅助钻具的性能参数的测试装置进行测试。这种测试方法简单易于操作，测试结果精确性高，且能够提高模拟试验的测试效率。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置，包括：连接在所述辅助钻具的第一端处的压力测量机构，所述压力测量机构包括：用于模拟产生钻压的模拟压力生成单元；用于测量所述钻压反作用力的第一力传感器；和用于连接所述辅助钻具的第一接头；以及连接在所述辅助钻具的第二端处的冲击力测量机构，所述冲击力测量机构包括：用于连接所述辅助钻具的第二接头；用于测量所述辅助钻具产生的周向冲击力的扭矩传感器；用于测量所述辅助钻具产生的轴向冲击力的第二力传感器；和用于防止所述扭矩传感器和第二力传感器转动的传感器防转轴；其中，所述第一接头和所述第二接头分别设有第一回液接头和第二回液接头，所述第一回液接头和所述第二回液接头均与储液池相连，以在所述测试装置与所述辅助钻具之间形成闭合回路，从而对所述辅助钻具进行测试。在一个优选的实施例中，所述模拟压力生成单元包括两端均构造成开口的液缸，在所述液缸中安装有与所述第一力传感器固定连接的活塞。在一个优选的实施例中，所述液缸固定连接有推筒，在所述推筒中布置有用于调节所述推筒轴向位置的推杆，所述推杆与所述活塞接触。在一个优选的实施例中，所述活塞设有径向凸缘且与所述液缸内壁之间形成动密封，从而在所述活塞与所述液缸之间形成了环状的第一腔体，在所述液缸的对应于所述第一腔体的外壁上设有用于与大气相通的第一孔。在一个优选的实施例中，在所述液缸和所述推筒之间设有堵头，所述堵头与所述液缸固定连接且形成密封，而所述堵头与所述推杆之间形成动密封，从而使所述堵头与所述活塞在所述液缸与所述推杆之间形成了环状的第二腔体，在所述液缸的对应于所述第二腔体的外壁上设有用于连接第一液压泵的第二孔。在一个优选的实施例中，在所述推筒和所述第一接头的外周均安装有用于与地面装置固定连接的第一挡板。在一个优选的实施例中，所述第二回液接头通过旋转密封套安装到所述第二接头上，所述旋转密封套与所述第二回液接头密封连接。在一个优选的实施例中，所述扭矩传感器均通过键连接的方式与所述第二接头和所述第二力传感器配合连接。在一个优选的实施例中，所述传感器防转轴固定安装有传感器防转套，在所述传感器防转套上固定安装有用于与地面装置固定连接的第二挡板。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于辅助钻具的性能参数的测试方法，包括以下步骤：将辅助钻具的第一端和第二端分别与如上所述的第一接头和第二接头相连；调节所述的测试装置的第一挡板的位置，并通过所述第一挡板和所述第二挡板将所述测试装置固定在地面装置上；将所述液缸上的第二孔与所述第一液压泵连接用于模拟井底对所述辅助钻具的钻压反作用力，和/或，将所述第一回液接头通过第二液压泵及管线与储液池相连接，而将所述第二回液接头通过管线直接与所述储液池相连，从而模拟井下钻井液的流动；通过所述第一力传感器、第二力传感器和扭矩传感器进行测量。附图说明下面将参照附图对本专利技术进行说明。图1显示了根据本专利技术的用于辅助钻具的性能参数的测试装置的结构。在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本专利技术的原理，并且未按实际比例绘制。具体实施方式以下通过附图来对本专利技术进行介绍。图1显示了根据本专利技术的用于辅助钻具的性能参数的测试装置100的结构。如图1所示，测试装置100包括分别用于连接在待测的辅助钻具的两端的压力测量机构110和冲击力测量机构120。其中，压力测量机构110用于连接在待测的辅助钻具的上游端，而冲击力测量机构120用于连接在待测的辅助钻具的下游端。测试装置100通过将压力测量机构110和冲击力测量机构120安装到待测的辅助钻具中，并通过模拟井下钻井环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置，包括：/n连接在所述辅助钻具的第一端处的压力测量机构(110)，所述压力测量机构包括：/n用于模拟产生钻压的模拟压力生成单元(50)；/n用于测量所述钻压反作用力的第一力传感器(9)；和/n用于连接所述辅助钻具的第一接头(14)；以及/n连接在所述辅助钻具的第二端处的冲击力测量机构(120)，所述冲击力测量机构包括：/n用于连接所述辅助钻具的第二接头(15)；/n用于测量所述辅助钻具产生的周向冲击力的扭矩传感器(20)；/n用于测量所述辅助钻具产生的轴向冲击力的第二力传感器(30)；和/n用于防止所述扭矩传感器(20)和第二力传感器(30)转动的传感器防转轴(22)；/n其中，所述第一接头和所述第二接头分别设有第一回液接头(12)和第二回液接头(40)，所述第一回液接头和所述第二回液接头均与储液池相连，以在所述测试装置与所述辅助钻具之间形成闭合回路，从而对所述辅助钻具进行测试。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于辅助钻具的性能参数的测试装置，包括：
连接在所述辅助钻具的第一端处的压力测量机构(110)，所述压力测量机构包括：
用于模拟产生钻压的模拟压力生成单元(50)；
用于测量所述钻压反作用力的第一力传感器(9)；和
用于连接所述辅助钻具的第一接头(14)；以及
连接在所述辅助钻具的第二端处的冲击力测量机构(120)，所述冲击力测量机构包括：
用于连接所述辅助钻具的第二接头(15)；
用于测量所述辅助钻具产生的周向冲击力的扭矩传感器(20)；
用于测量所述辅助钻具产生的轴向冲击力的第二力传感器(30)；和
用于防止所述扭矩传感器(20)和第二力传感器(30)转动的传感器防转轴(22)；
其中，所述第一接头和所述第二接头分别设有第一回液接头(12)和第二回液接头(40)，所述第一回液接头和所述第二回液接头均与储液池相连，以在所述测试装置与所述辅助钻具之间形成闭合回路，从而对所述辅助钻具进行测试。


2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述模拟压力生成单元包括两端均构造成开口的液缸(7)，在所述液缸中安装有与所述第一力传感器固定连接的活塞(6)。


3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述液缸固定连接有推筒(2)，在所述推筒中布置有用于调节所述推筒轴向位置的推杆(1)，所述推杆与所述活塞接触。


4.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于，所述活塞设有径向凸缘且与所述液缸内壁之间形成动密封，从而在所述活塞与所述液缸之间形成了环状的第一腔体(81)，在所述液缸的对应于所述第一腔体的外壁上设有用于与大气相通的第一孔(71)。


5.根据权利要求3或4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾义金，胡群爱，崔晓杰，赵晨熙，马兰荣，赵建军，程光明，敖竹青，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11