[发明专利]动力钻具水力部件工作性能测试装置

说明书

本发明公开了一种动力钻具水力部件工作性能测试装置，包括水箱、负载模拟装置、水龙头、稳流阀和调压阀，水龙头包括外壳，在外壳的两端分别装填轴承，通过轴承分别与动力钻具的出口一端以及负载模拟装置连接，在两端轴承之间的外壳壁上开出水孔，出水孔通过管道与水箱连通；稳流阀分别与动力钻具的入口和水箱连通；调压阀分别与水龙头出水孔外部的管道和水箱连通。本发明动力钻具水力部件工作性能测试装置可以模拟井下钻具出口端的流阻。一定流量压力的钻井液通过动力钻具时，稳流装置稳定动力钻具入口流量，而出口调压结构调节了系统的出口压力，有稳压作用。测试装置极大还原了井下钻具的工况，提高了动力钻具输出性能数据测量的准确性。

技术领域

本发明涉及一种模拟测试装置，尤其涉及一种动力钻具水力部件工作性能测试装置。

背景技术

在现有技术中，动力钻具是深部地质钻探的关键部件之一，由泥浆泵输送钻井液驱动动力钻具旋转，完成钻进动作。在实验室中模拟动力钻具负载实验时，动力钻具的入口端需要有稳定的钻井液流量，因此需要设计一种入口稳流装置。密闭驱动的实验系统出口必须能够稳压。一定流量压力的钻井液经过动力钻具试验台出口端，会产生一定的流阻。因此需要设计一种出口调压结构，以模拟流体流出的流阻。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种动力钻具水力部件工作性能测试装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动力钻具水力部件工作性能测试装置，包括水箱、负载模拟装置、水龙头、稳流阀和调压阀，所述水龙头包括外壳，在外壳的两端分别装填轴承，通过轴承分别与动力钻具的出口一端以及负载模拟装置连接，在两端轴承之间的外壳壁上开出水孔，所述出水孔通过管道与水箱连通；稳流阀分别与动力钻具的入口和水箱连通；调压阀分别与水龙头出水孔外部的管道和水箱连通。

优选地，所述稳流阀包括第一阀座和阀芯，所述阀芯安装在第一阀座的阀腔内，所述第一阀座上开有阀腔入口、阀腔出口和溢流口，所述阀腔入口和溢流口均与水箱连通，所述阀腔出口与动力钻具入口连通；所述阀芯包括同轴依次填充至阀腔的减压阀体、减压弹簧和底座，底座与阀腔开口固定安装，减压阀体与阀腔内壁滑动配合，阀腔出口正对底座和减压阀体之间的装配间隙设置；在减压阀体上加工出颈部，阀腔入口正对减压阀体的颈部设置；在颈部开有沿径向贯穿减压阀体的第一节流孔，第一节流孔的孔径小于阀腔入口、阀腔出口和溢流口的口径；通过减压弹簧在水流作用下发生形变调节溢流口和减压阀体的颈部之间的开度以及减压阀体和底座之间的开度。

优选地，所述阀腔入口、溢流口和阀腔出口沿减压阀体朝底座的滑动方向依次设置，减压阀体朝向底座运动时，溢流口和减压阀体颈部之间的开度具有减小的趋势或逐渐减小；同时减压阀体和底座之间的开度逐渐减小。

优选地，所述底座和减压阀体均具有用于导向及扶正减压弹簧用的套筒结构。

优选地，所述调压阀包括第二阀座、主阀芯和安全阀芯，所述第二阀座的上分别开有入水口和回流口，所述入水口与水龙头出水孔外的管道连通，所述回流口与水箱连通；在第二阀座上分别加工有用于装填主阀芯和安全阀芯的阀腔，第二阀座上开有与装填主阀芯的阀腔连通的调压口，所述调压口与所述水箱连通；第二阀座对应装填主阀芯的阀腔和回流口加工有连通的通道；所述主阀芯包括依次同轴设置的底座、弹簧和主阀体，所述底座可调节安装在第二阀座内，主阀体端部通过弹簧的弹力作用抵在主阀芯所在阀腔与入水口通道的开口处，主阀体端部开有通向主阀芯所在阀腔的第二节流孔；所述安全阀芯包括依次同轴设置的底座、安全阀弹簧和安全阀体，所述底座螺纹安装在第二阀座上，所述安全阀体通过安全阀弹簧的弹力作用下封闭回流口与入水口之间连通的通道开口。