[发明专利]松散破碎地层用局部反循环取心钻具测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及地质钻探和石油钻井中钻具测试领域，具体涉及一种松散破碎地层用局部反循环取心钻具测试系统。

背景技术

目前，世界各国矿产资源日渐枯竭，这就需要钻井公司更经济、更有效地进行矿产资源开发。要了解地层中矿产资源的结构，走向等情况，取心钻探是最有效的手段。作为钻进作业中的重要工具——钻具，其工作性能直接影响到钻进作业的质量、成本和效率。随着地质钻探和石油钻井范围越来越广，钻遇松散破碎等复杂地层的情况越来越多，钻遇这类复杂地层时取心非常困难，要想在这些复杂地层中进行高质量取心钻进，那么针对松散破碎等复杂地层的取心钻具研究就显得非常重要。

目前，针对松散破碎等复杂地层而设计的一种松散破碎地层用局部反循环取心钻具，如图1所示，松散破碎地层用局部反循环取心钻具是利用泵吸原理，采用孔底局部反循环的液流回路结合单动双管结构来实现孔底局部反循环的取心钻具，该钻具具有高质量采取所需岩心的优点，可在松散破碎地层钻探钻井工程领域推广应用。为了更加方便和有效的研究松散破碎地层用局部反循环取心钻具，有必要研究一套针对该钻具工作性能的测试系统，从而为钻具的进一步研究和优化提供支撑。

发明内容

本发明是要解决的技术问题是，针对现有松散破碎地层用钻具测试存在的上述不足，提供一种松散破碎地层用局部反循环取心钻具测试系统，该系统在钻具工作过程中，方便测试出泵量、泵压与钻具内叶轮及轴的转速的关系，以及测试轴及啮合的齿轮的转速与负压、返水效率的关系，得出钻具的工作性能，为钻具的进一步研究和优化提供支撑。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：

松散破碎地层用局部反循环取心钻具测试系统，包括卸掉外管的钻具，该钻具包括接头、负吸元件、过渡元件、过渡联通元件、内管接头、内管、弹卡和外管，负吸元件的上端与接头下端连接，负吸元件的下端通过支撑环连接过渡元件，过渡元件通过内管接头与内管连接，弹卡置于内管中，过渡联通元件贯穿支撑环、过渡元件、内管接头设置，外管套接在接头外螺纹上；还包括驱动装置、转速测量装置、负压显示装置和返水收集装置，其中，所述驱动装置通过加长轴连接至卸掉外管的钻具的负吸元件；所述转速测量装置包括反光片和光电转速仪，反光片贴在加长轴上，光电转速仪正对反光片设置；所述负压显示装置与卸掉外管的钻具的内管连接；所述返水收集装置与卸掉外管的钻具的负吸元件的出水孔连接。

按上述方案，所述负吸元件包括一对啮合的齿轮、叶轮、轴、四个深沟球轴承和支撑部分，齿轮、叶轮均通过键与轴固定连接，轴设置两个、安装在两两深沟球轴承上；支撑部分包括支架、支架齿轮侧和支架叶轮侧，支架分别与支架齿轮侧和支架叶轮侧形成两个分开空间，齿轮安装在支架与支架齿轮侧形成的空间里，叶轮安装在支架与支架叶轮侧形成的空间里；支撑部分的下端与支撑环连接，支撑环下端紧挨第一螺母，第一螺母和第一止推轴承与过渡元件的上端连接，过渡元件的下端通过第二止推轴承、第二螺母与内管接头连接，内管接头与内管通过螺纹连接；负吸元件进水孔设置在支架的与支架齿轮侧配合的一侧的下端，且与支撑环相通，负吸元件出水孔设置在支架中部，与接头下端上的孔对应。

按上述方案，所述支架、支架齿轮侧和支架叶轮侧组合后形成一个圆柱形，安装在接头下端的空腔内，支架与接头下端之间设置有支架盖板。

按上述方案，所述驱动装置包括依次连接的电源、调速器、电动机以及和电动机输出轴连接的联轴器，将卸掉外管的钻具的负吸元件的其中一个轴取出替换为加长轴，联轴器通过加长轴接至负吸元件。

按上述方案，所述负压显示装置包括直管、长橡胶软管、玻璃刻度管、大水槽和小水槽，大水槽置于内管下端，直管的一端伸入卸掉外管的钻具的内管中、另一端与长橡胶软管的一端连接，长橡胶软管的另一端与玻璃刻度管的一端连接，玻璃刻度管的另一端伸入小水槽中。

按上述方案，所述返水收集装置包括引流管、短橡胶软管、导流管和刻度容器，引流管的一端与负吸元件的出水孔连接、另一端通过短橡胶软管与导流管的一端连接，导流管的另一端伸入刻度容器中。