[发明专利]一种回转式摩擦磨损测试方法及测试装置

说明书

一种回转式摩擦磨损测试方法及测试装置，利用测试台上的气缸推动岩石向中心靠拢，模拟井下井孔状态，通过气缸来控制压力的大小。传动带连接回转用电动机使钻具设备发生旋转，使得钻具设备在下钻时始终处于回转状态。竖向驱动用电动机驱动钻具设备竖直移动，信号传感器在接到信号之后可以调整竖向驱动发动机运动方向，使钻具设备不断上、下移动。与钻具设备连接的一个竖直杆，杆端安装挡板，挡板遮住信号灯会使信号传感器接收信号，从而使钻具设备改变移动方向，这样就可以不间断上、下自动移动，无需人为在中间进行操作。钻具设备多次循环地上、下移动和回转，可以测量深井钻进时钻具设备的真实摩擦磨损量。大幅降低了测试成本。

技术领域

本发明是一种回转式摩擦磨损测试方法及测试装置，用于长距离移动来测试材料摩擦磨损的技术，无需改变测试对象的尺寸或进行等效比例后再实验。

背景技术

在深井或超深井的钻进过程中，由于连接的钻杆数量较多，则对钻杆进行连接的钻具设备的耐磨性提出了较高的要求。但钻具设备的摩擦磨损测试需要在井下进行较长距离的移动和长时间回转下进行，仅为测试钻具设备耐磨性就进行深井钻进显然不可行。对现有的测试钻具设备摩擦磨损的装置中，钻杆与套管摩擦磨损试验机(申请号201120205354.1)提供了一种测试摩擦磨损的方法，该方法有一定可行性，而侧重点在于通过泥浆泵使泥浆不断循环来达到对实际环境的模拟。一种摩擦磨损试验机(申请号20161086666.3)提供了一种线性往复和旋转摩擦实验装置，但该装置机械结构过多，且原理与本发明不同。随着地质钻探工作量的不断上升，对钻探质量和效益要求越来越严格，对高性能钻具设备的需求越来越大，则在前期的摩擦磨损测试就显得格外重要。在测试阶段还原钻井的真实环境，测出有实际意义的摩擦磨损量就摆在了更加重要的位置。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前行业内的不足，结合钻探实际工况要求，以测试过程真实、简单、成本低为发明原则，而提供一种回转式摩擦磨损测试方法及测试装置。

本发明之方法是：根据所设计的测量参数，调整两对信号传感器之间的距离，钻具设备位于岩石中间，对气缸输送压缩气体，使岩石向中间靠拢，对气缸的操控能控制岩石对钻具设备的压力；启动泥浆泵，将泥浆池中的泥浆通过泥浆导管向实验间内输送，泥浆用于冲洗钻具、携带岩屑和冷却钻具；再驱动回转用电动机，通过传动带带动钻具设备的转动，对回转用电动机的控制能调整钻具设备的转速；在此基础上，开启竖向驱动用电动机使钻具设备发生竖向移动，钻具设备的上、下移动速度通过竖向驱动用电动机来控制。钻具设备的竖向移动，也使竖直杆移动，通过竖直杆上的挡板来向信号传感器发送信号，信号传感器通过控制电路控制竖向驱动用电动机反转，进而改变钻具设备的移动方向。钻具设备不间断上、下自动移动，进行钻具设备的摩擦磨损测试，按照设计的下钻距离控制钻具设备的往复次数。

本发明之方法使用的测试装置包括泥浆池、泥浆泵、泥浆导管、回转用电动机、传送带、竖向驱动用电动机、信号传感器、竖直杆、挡板、气缸、岩石、钻具设备、稳控件、透明板和测试台，测试台上由透明板围成实验间，两个气缸位于测试台上，两个气缸分别布置在实验间两侧，两个气缸的伸缩端能穿过实验间，气缸的伸缩端与钻具设备之间放置岩石；泥浆池位于测试台下方，泥浆泵连通在泥浆池与泥浆导管之间，泥浆导管的出口位于实验间中，回转用电动机通过传动带带动钻具设备转动，竖向驱动用电动机与钻具设备通过齿轮齿条连接，竖向驱动用电动机能带动钻具设备上、下移动，竖直杆与稳控件连接，竖直杆与稳控件随钻具设备一同进行上、下移动，而不发生旋转；竖直杆的背板上安装有上、下两对相间的信号传感器，竖直杆顶端装有挡板，竖直杆在上、下信号传感器指示灯之间进行移动，挡板遮住信号传感器的指示灯时，会使信号传感器接收信号，信号传感器通过控制电路控制竖向驱动用电动机反向转动，从而使钻具设备改变移动方向，钻具设备不间断上、下自动移动，进行钻具设备的摩擦磨损测试。岩石的中间为半圆形。

所述的钻具设备的磨损量是通过摩擦磨损试验后，测量质量差来确定。

本发明的有益效果：