一种低钻压钻磨综合模拟试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，包括试验台、旋转动力机构、模拟钻杆、靶件夹持机构、压力加载机构和钻液射流模拟系统，旋转动力机构装配在试验台上，其驱动端通过旋转接头与模拟钻杆的一端传动连接，靶件夹持机构装配在试验台上，用于在其内部夹持定位试件，模拟钻杆另一端作用在试件一端，压力加载机构装配在试验台上，其压力加载端与靶件夹持机构连接，用于对靶件夹持机构加载沿模拟钻杆轴向的压力，钻液射流模拟系统通过管路连接旋转接头的进液口。优点：能够模拟连续管配合涡轮钻具、螺杆马达、旋冲工具和射流马达等工具实施钻磨试验，探索不同工具及钻头组合钻磨水泥塞和复合桥塞时的解堵机理。水泥塞和复合桥塞时的解堵机理。水泥塞和复合桥塞时的解堵机理。

A comprehensive simulation test system for drilling and grinding with low WOB

【技术实现步骤摘要】
一种低钻压钻磨综合模拟试验系统


[0001]本专利技术涉及超深井连续管钻磨解堵井筒干预
，特别涉及一种低钻压钻磨综合模拟试验系统。

技术介绍

[0002]连续管取代常规管柱作业，是超深井作业提质增效的重要发展方向，特别是针对超深井生产管柱解堵、钻完井应急处理难题。受作业空间限制，常规作业实施难度大、风险高，连续管不动管柱带压作业已在中深井得到较好应用。如利用马达驱动磨鞋钻除硬垢、板结或胶结严重的堵塞物，利用高速射流清蜡、除垢、冲砂、冲盐。连续管在工作过程中，由于钻压的限制和针对不同堵塞物的解堵机理研究不足，导致钻磨解堵效率低。近年来，全国油田自行开发、研制了很多石油钻采井下工具新产品。这些新产品的开发，通常是通过经验或者在已有的结构参数上进行改进，工具的最佳结构参数无从得知，也没有经过任何的模拟工况试验，而是直接在实际工况的条件下对产品的功能进行验证，缺乏高效工作参数的理论依据。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，有效的克服了现有技术的缺陷。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，包括试验台、旋转动力机构、模拟钻杆、靶件夹持机构、压力加载机构和钻液射流模拟系统，上述旋转动力机构装配在上述试验台上，其驱动端通过旋转接头与上述模拟钻杆的一端传动连接，上述靶件夹持机构装配在上述试验台上，用于在其内部夹持定位试件，上述模拟钻杆另一端的钻头伸入上述靶件夹持机构中，并作用在试件一端，上述压力加载机构装配在上述试验台上，其压力加载端与上述靶件夹持机构连接，用于对上述靶件夹持机构加载沿上述模拟钻杆轴向的压力，上述钻液射流模拟系统通过管路连接上述旋转接头的进液口。
[0006]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0007]进一步，还包括控制终端，上述控制终端分别与上述旋转动力机构和压力加载机构电连接。
[0008]进一步，上述试验台上通过架体安装有用于拍摄上述旋转动力机构、模拟钻杆、靶件夹持机构和压力加载机构运行的摄像装置，上述摄像装置与上述控制终端电连接。
[0009]进一步，上述旋转动力机构为伺服电机，该伺服电机的电机轴依次连接有第一联轴器、扭矩仪、第二联轴器、第一轴向平衡力装置、上述旋转接头、第二轴向平衡力装置、转换接头和上述模拟钻杆，上述扭矩仪与上述控制终端电连接。
[0010]进一步，上述压力加载机构为伺服电缸，该伺服电缸通过支撑架水平装配于上述试验台上，其伸缩杆构成其压力加载端，该伺服电缸的缸体上设有与上述控制终端连接的
位移传感器，上述伺服电缸的压力加载端设有与上述控制终端电连接的力传感器。
[0011]进一步，上述靶件夹持机构为长方体型的盒体结构，其一端设有供上述模拟钻杆另一端的钻头伸入的孔位，另一端与上述压力加载机构的压力加载端连接，上述试件放置在上述靶件夹持机构内底壁上，上述靶件夹持机构的两侧及顶部分别垂直装配有用于旋动后抵靠在试件两侧及顶部的拧紧螺栓。
[0012]进一步，上述钻液射流模拟系统包括钻液过滤器、循环管线、沉淀池和循环泵，上述靶件夹持机构侧壁设有出液口，上述出液口通过管路连接上述钻液过滤器的进液口，上述钻液过滤器的过滤液出口通过管路连通上述沉淀池，上述循环泵的进液端接入上述沉淀池的上层清液中，其出液端通过上述循环管线连接上述旋转接头的进液口，上述循环管线上设有分别与上述控制终端电连接的压力变送器及流量计，上述循环泵与上述控制终端电连接。
[0013]进一步，上述钻液过滤器包括过滤壳体和多个过滤网，上述过滤壳体的顶部设有进液口，其底部设有过滤液出口，多个上述过滤网分别上下间隔的设置于上述过滤壳体中。
[0014]进一步，上述试验台上靠近上述靶件夹持机构的一端外部的位置通过支架装配有导向套，上述模拟钻杆的另一端穿过上述导向套，且二者相对转动配合。
[0015]本专利技术的有益效果是：能够模拟连续管配合涡轮钻具、螺杆马达、旋冲工具和射流马达等工具实施钻磨试验，探索不同工具及钻头组合钻磨水泥塞和复合桥塞时的解堵机理，从而为解决连续管带涡轮钻具、螺杆马达、旋冲钻具和射流马达在低钻压情况下钻磨解堵效率低下的问题提供技术支持。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的低钻压钻磨综合模拟试验系统的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术的低钻压钻磨综合模拟试验系统中钻液过滤器的结构示意图。
[0018]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0019]1、试验台；2、旋转动力机构；3、模拟钻杆；4、靶件夹持机构；5、压力加载机构；6、旋转接头；7、试件；8、摄像装置；10、导向套；21、第一联轴器；22、扭矩仪；23、第二联轴器；24、第一轴向平衡力装置；25、第二轴向平衡力装置；26、转换接头；51、位移传感器；52、力传感器；91、钻液过滤器；92、循环管线；93、沉淀池；911、过滤壳体；912、过滤网。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0021]实施例：如图1所示，本实施例的低钻压钻磨综合模拟试验系统包括试验台1、旋转动力机构2、模拟钻杆3、靶件夹持机构4、压力加载机构5和钻液射流模拟系统，上述旋转动力机构2装配在上述试验台1上，其驱动端通过旋转接头6与上述模拟钻杆3的一端传动连接，上述靶件夹持机构4装配在上述试验台1上，用于在其内部夹持定位试件7，上述模拟钻杆3另一端的钻头伸入上述靶件夹持机构4中，并作用在试件7一端，上述压力加载机构5装配在上述试验台1上，其压力加载端与上述靶件夹持机构4连接，用于对上述靶件夹持机构4加载沿上述模拟钻杆3轴向的压力，上述钻液射流模拟系统(出液端)通过管路连接上述旋
转接头6的进液口。
[0022]试验过程如下：
[0023]将试件7(也就是靶件)装夹在靶件夹持机构4中，然后，动力从旋转动力机构2输出，并传递至模拟钻杆3，到达钻头，为钻头钻磨靶件提供动力，通过操作压力加载机构5控制靶件夹持机构4及靶件的钻进(也就是利用压力加载机构5推进靶件夹持机构4，实现模拟钻杆3相对于靶件的钻进)，压力加载机构5提供钻进过程中的钻压，钻液射流模拟系统将钻液从旋转接头6向高速旋转的模拟钻杆3中输入高压循环液，钻液经过模拟钻杆3，从钻头水眼中流出，起到冷却钻头和带走岩屑，防止卡钻的作用。整个试验过程可以模拟射流马达，具体地，调节钻液输送压力增大，起到辅助破岩的作用。试验过程中可以调节旋转动力机构的动力输出的转速和扭矩，调节压力加载机构的加载压力，同时，测量钻液射流模拟系统输出的流量计水压。并同时监测压力加载机构5作用在靶件夹持机构4及靶件上推进的位移和时间，利用位移和时间函数计算钻进速度。还可以模拟旋冲钻具，具体地，将真实的旋冲钻具与旋转接头6连接，钻液射流模拟系统通过向旋转接头6输入高压循环水，给旋冲钻具提供冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，其特征在于：包括试验台(1)、旋转动力机构(2)、模拟钻杆(3)、靶件夹持机构(4)、压力加载机构(5)和钻液射流模拟系统，所述旋转动力机构(2)装配在所述试验台(1)上，其驱动端通过旋转接头(6)与所述模拟钻杆(3)的一端传动连接，所述靶件夹持机构(4)装配在所述试验台(1)上，用于在其内部夹持定位试件(7)，所述模拟钻杆(3)另一端的钻头伸入所述靶件夹持机构(4)中，并作用在试件(7)一端，所述压力加载机构(5)装配在所述试验台(1)上，其压力加载端与所述靶件夹持机构(4)连接，用于对所述靶件夹持机构(4)加载沿所述模拟钻杆(3)轴向的压力，所述钻液射流模拟系统通过管路连接所述旋转接头(6)的进液口。2.根据权利要求1所述的一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，其特征在于：还包括控制终端，所述控制终端分别与所述旋转动力机构(2)和压力加载机构(5)电连接。3.根据权利要求2所述的一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，其特征在于：所述试验台(1)上通过架体安装有用于拍摄所述旋转动力机构(2)、模拟钻杆(3)、靶件夹持机构(4)和压力加载机构(5)运行的摄像装置(8)，所述摄像装置(8)与所述控制终端电连接。4.根据权利要求3所述的一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，其特征在于：所述旋转动力机构(2)为伺服电机，该伺服电机的电机轴依次连接有第一联轴器(21)、扭矩仪(22)、第二联轴器(23)、第一轴向平衡力装置(24)、所述旋转接头(6)、第二轴向平衡力装置(25)、转换接头(26)和所述模拟钻杆(3)，所述扭矩仪(22)与所述控制终端电连接。5.根据权利要求4所述的一种低钻压钻磨综合模拟试验系统，其特征在于：所述压力加载机构(5)为伺服电缸，该伺服电缸通过支撑架水平装配于所述试验台(1)上，其伸缩杆构成其压力加...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡强法，辛永安，朱峰，吕维平，周士杰，任彬，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司中石油江汉机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：