[发明专利]用于测试钻井工具的实验架、实验系统及测试方法

权利要求书

1.一种用于测试钻井工具的实验架，其特征在于，所述用于测试钻井工具的实验架包括工具夹持机构和多根支柱(20)，该工具夹持机构含有与该多根支柱(20)一一对应的夹持臂(16)，夹持臂(16)的一端与支柱(20)连接，夹持臂(16)的另一端能够夹持固定待测钻井工具(8)，夹持臂(16)能够以支柱(20)的中心线为轴转动，夹持臂(16)能够伸缩；

所述多根支柱(20)位于该实验架的周围，每个支柱(20)均呈直立状态，该多根支柱(20)呈正多边形分布，支柱(20)为圆柱形，该工具夹持机构位于该实验架的上部，一个所述工具夹持机构中所有的夹持臂(16)均位于同一水平面内，夹持臂(16)能够将待测钻井工具(8)夹持固定于该实验架的中央；

所述用于测试钻井工具的实验架还包括扭矩夹持机构(23)，扭矩夹持机构(23)将扭矩传感器(9)固定于待测钻井工具(8)的下端，扭矩夹持机构(23)位于该实验架的中部，扭矩夹持机构(23)含有一块连接板(24)和两根夹持杆(25)，两根夹持杆(25)位于同一水平面内，两根夹持杆(25)的一端与两根支柱(20)一一对应连接，两根夹持杆(25)的另一端与连接板(24)连接，连接板(24)与扭矩传感器(9)连接固定；

该实验架的下部设有支撑台(26)，支撑台(26)含有支撑筒(27)和环形连接板，支撑筒(27)为两端开放的筒状结构，支撑筒(27)的中心线沿竖直方向设置，支撑筒(27)的中心线到每个支柱(20)的中心线的距离相等，支撑筒(27)能够套设于钻头(12)的工作部外，支撑筒(27)通过所述环形连接板与支柱(20)连接固定；

支撑筒(27)的上方设有卡盘(10)，卡盘(10)能够固定套设于钻头(12)的卸扣槽外，卡盘(10)与支撑筒(27)之间设有位移传感器(11)。

2.根据权利要求1所述的用于测试钻井工具的实验架，其特征在于，夹持臂(16)含有液压伸缩杆，夹持臂(16)的液压伸缩杆的一端设有滑套(21)，滑套(21)套设于支柱(20)外，滑套(21)能够以支柱(20)的中心线为轴转动，滑套(21)能够沿支柱(20)的中心线方向移动，夹持臂(16)的液压伸缩杆的另一端设有与待测钻井工具(8)的外表面相匹配的弧形板(22)。

3.根据权利要求1所述的用于测试钻井工具的实验架，其特征在于，夹持杆(25)含有液压伸缩杆，夹持杆(25)的液压伸缩杆的一端设有滑套(21)，滑套(21)套设于支柱(20)外，滑套(21)能够以支柱(20)的中心线为轴转动，滑套(21)能够沿支柱(20)的中心线方向移动，夹持杆(25)的液压伸缩杆的另一端与连接板(24)铰接，两根夹持杆(25)之间的夹角小于180°。

4.一种用于测试钻井工具的实验系统，其特征在于，所述用于测试钻井工具的实验系统包括权利要求1至3中任意一项所述的实验架，所述用于测试钻井工具的实验架的上部设有上下设置的两个所述工具夹持机构，所述用于测试钻井工具的实验系统还包括循环管汇(4)、压力传感器(7)、数据采集单元和控制单元(14)，循环管汇(4)能够与待测钻井工具(8)连接，循环管汇(4)上设有能够向待测钻井工具(8)内输送泥浆的泥浆泵(1)，压力传感器(7)、扭矩传感器(9)和位移传感器(11)均与该数据采集单元连接，该数据采集单元与控制单元(14)连接。

5.根据权利要求4所述的用于测试钻井工具的实验系统，其特征在于，该用于测试钻井工具的实验系统还包括泥浆罐(13)，泥浆罐(13)位于该实验架的下端，泥浆泵(1)能够将泥浆罐(13)中的泥浆通过循环管汇(4)注入到待测钻井工具(8)内，待测钻井工具(8)排出的泥浆能够进入泥浆罐(13)内。

6.一种水力脉冲射流振动冲击特性的测试方法，其特征在于，所述水力脉冲射流振动冲击特性的测试方法采用了权利要求4或5所述的用于测试钻井工具的实验系统，所述水力脉冲射流振动冲击特性的测试方法包括以下步骤：

步骤1、将待测钻井工具(8)安装固定于所述用于测试钻井工具的实验架内；

步骤2、安装钻头(12)与压力传感器(7)；

步骤3、连接循环管汇(4)；

步骤4、检查所述实验系统的连接情况；

步骤5、启动泥浆泵(1)，低压试运行；

步骤6、测试不同排量下待测钻井工具(8)的工作参数和特性；

步骤7、关闭泥浆泵(1)，卸下待测钻井工具(8)；

步骤8、数据处理与分析。