[发明专利]油气井管柱减摩降扭工具性能试验装置

说明书

一种油气井管柱减摩降扭工具性能试验装置，其包括试验装置主体和计算机测控系统，其中试验装置主体包括基座、储水储砂槽、内杆旋转运动装置、外筒上下升降装置和水平直线运动控制装置，其中内杆旋转运动装置设在基座上部，水平直线运动控制装置设在基座底板上，内杆旋转运动装置通过外筒上下升降装置与水平直线运动控制装置连接，储水储砂槽设在基座一侧的底板上；所述计算机测控系统包括动态扭矩传感器、拉压传感器、计算机及测控软件。本发明整体稳定性好、测量精确、机械结构简单、易于拆装、易于调整、操作方便、安全可靠，能够满足多种减摩降扭工具性能测试。

技术领域

本发明属于石油与天然气工程领域，特别涉及一种测试用的试验装置。

背景技术

在油气田开发的过程中，随着井身结构越来越复杂，在钻井和下套管等管柱下入作业中，摩阻的影响愈加显著。在钻井过程中，钻柱与井壁接触摩擦力大，扭矩传递困难；钻杆和套管的磨损严重，降低套管强度；使用轴向振动减摩工具时，钻具组合会产生小幅度的倒退，影响钻进效率。压裂施工过程中，带裸眼封隔器压裂管柱下入困难，易发生砂堵。针对以上问题，目前已经设计了减阻减磨钻杆接头、管柱减阻减扭器、轴向振动爬行器以及疏砂封隔器等工具。这些工具的合理使用能够有效地发挥减摩降扭作用，保证施工的顺利进行，因此有必要对这类工具在不同工况下的性能进行测试。通过测试也可对这类工具结构进行优化设计。

目前针对减摩降扭工具的性能研究，主要通过现场应用效果进行测试，存在的问题主要是：难度大，成本高，周期长，不可控因素多，测试条件难以满足工具优化设计要求，工具性能不稳定影响正常施工等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体稳定性好、测量精确、机械结构简单、易于拆装、易于调整、操作方便、安全可靠，能够满足多种减摩降扭工具性能测试的油气井管柱减摩降扭工具性能试验装置。

本发明的技术方案如下：

本发明包括试验装置主体和计算机测控系统，其中试验装置主体包括基座、储水储砂槽、内杆旋转运动装置、外筒上下升降装置和水平直线运动控制装置，其中内杆旋转运动装置设在基座上部，水平直线运动控制装置设在基座底板上，内杆旋转运动装置通过外筒上下升降装置与水平直线运动控制装置连接，储水储砂槽设在基座一侧的底板上；所述计算机测控系统包括动态扭矩传感器、拉压传感器、计算机及测控软件。

所述基座为矩形底板，底板的两侧分别设有一块竖板，在其中一侧的竖板设有与竖板和底板连接的台子，储水储砂槽设在另一侧的底板上，方便试验中更换外筒内液体和砂子以模拟不同的井壁岩屑床；

所述内杆旋转运动装置包括：主电机、联轴器A、联轴器B、连接杆、左端轴承及轴承支架、弹性联轴器A、内杆A(模拟钻柱)、待测试工具、内杆B(模拟钻柱)、弹性联轴器B和右端轴承，其中主电机固定在基座一侧的竖板上，主电机的输出轴通过联轴器A与固定在基座台子上的动态扭矩传感器连接，联轴器B的一端与动态扭矩传感器连接，其另一端与连接杆连接，该连接杆穿过固定在基座上的轴承支架上的左端轴承，并通过弹性联轴器A与内杆A的一端连接，内杆A的另一端与拉压传感器的一端连接，该拉压传感器的另一端与待测试工具的一端连接，该待测试工具的另一端与内杆B的一端连接，该内杆B的另一端通过弹性联轴器B与设在基座另一侧竖板上的右端轴承连接；所述联轴器A和联轴器B均十字滑块联轴器；所述弹性联轴器A和弹性联轴器B均为双膜片联轴器；

所述水平直线运动控制装置包括：进给电机、丝杠、光杆、滑台面板、光杆滑块、丝杠滑块、和直线滑台底座，其中直线滑台底座固定在基座底板的中间，直线滑台底座上设有两个相互平行的光杆，光杆上设有光杆滑块，进给电机固定在直线滑台底座的一端，进给电机的输出轴通过联轴器与设在两个光杆之间的丝杠的一端连接，该丝杠的另一端穿过设在滑台面板下面的丝杠滑块与直线滑台底座的另一端联接，滑台面板固定在光杆滑块和丝杠滑块上；