[发明专利]一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法

权利要求书

1.一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法，包括电机(1)输出端连接有圆弧齿形小带轮(2)，所述圆弧齿形小带轮(2)通过皮带(3)连接有圆弧齿形大带轮(4)，所述圆弧齿形大带轮(4)连接有连杆(22)，所述连杆(22)连接有主轴箱(5)，所述的主轴箱(5)底部安装固定有钻井液循环管线，所述循环管线连接有钻井液储存箱(7)，另一条钻井液循环管线将钻井液储存箱(7)和微型钻井泵(9)连接，第三条钻井液循环管线将微型钻井泵(9)与套管(11)连接，所述主轴箱(5)外壳前面固定安装有测速仪(6)，所述主轴箱(5)连接有主轴(8)并在两侧连接有滑动导轨(18)，所述主轴(8)连接有钻杆(10)带动其旋转，模拟井中转速，所述钻杆(10)延伸到套管(11)内部，所述套管(11)固定放置于试验腔体(14)内，所述试验腔体(14)通过支柱(13)立于试验底板(12)上，所述试验底板(12)一端有一立杆(17)支撑电机(1)，所述套管(11)两侧连有夹具(15)，所述夹具(15)通过连杆(16)连接滑动导轨(18)，所述主轴箱(5)后部固定安装有施力杠杆(21)，所述施力杠杆(21)连有加载轮(19)并与钻杆(10)接触，所述加载轮(19)连有加载砝码(20)。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法，其特征在于：所述主轴(8)外延上表面设有孔洞且能使钻井液顺利进入钻杆(10)内部，模拟钻井过程钻井液从钻杆(10)中心进入。

3.根据权利要求1所述的一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法，其特征在于：所述套管(11)固定安置于试验腔体(14)内部，且两侧装有固定板并通过夹具(15)，夹紧，防止套管(11)在实验时滑动旋转，模拟钻井过程中的固井过程。

4.根据权利要求1所述的一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法，其特征在于：所述主轴(8)经过精密加工可以带动钻杆(10)均匀旋转，所述主轴箱(5)上装有监测钻杆(10)转速的测速仪(6)保证改变钻井液浓度时钻速相同。

5.根据权利要求1所述的一种用于研究钻杆与套管摩擦磨损的实验装置及方法，其特征在于：所述主轴箱(5)后方连有施力杠杆(21)，所述施力杠杆(21)连有加载轮(19)并与钻杆(10)接触，通过进行力的加载，使得钻杆(10)外环面与套管(11)内环面实现线性接触。

6.根据权利要求1～5中所述的装置进行钻杆与套管摩擦磨损的实验方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、实验前，将实验试件浸泡在石油醚中放置于超声波清洗仪里清洗一分钟，去除表面的油污便于观察，烘干后，用镊子夹取到天平上称量三次试件的原始重量，计算三次结果的平均值并记为试件的原始重量，使用显微镜观察试件原始表面的形态特征，并保存图片；

S2、在摩擦磨损试验机相应位置上固定好钻杆(10)，用夹具固定好套管(11)，根据现场相关资料设计并设定好转速、负载正压力、试验时间，加入钻井液进行试验；

S3、实验结束，等待实验机卸载完毕，排完钻井液后取出钻杆(10)和套管(11)；

S4、实验后样品浸泡在石油醚中置于超声波清洗仪里清洗干净，烘干后，在天平上称量三次试件的重量，计算三次结果的平均值并记录，使用显微镜观察试件形态特征，并保存图片；

S5、整理仪器器材，打扫实验室；

S6、在分析测试中心对实验后的试件进行三维形貌和扫描电镜分析，得到分析结果图。