[发明专利]考虑钻柱动态振动的页岩破碎实验装置及实验方法

摘要

本发明提供一种考虑钻柱动态振动的页岩破碎实验装置及方法，该装置由一层板、钻压检测装置、二层板、平面推力球轴承、三层板、夹持装置、扭矩检测装置、位移检测装置、数据采集系统、钻柱和钻头组成。其特征在于：一层板和二层板之间的中心位置安装有悬臂梁压力传感器；二层板和三层板之间的平面推力球轴承使三层板可自由旋转，钻柱的扭矩通过三层板的转动作用于固定在一层板上的悬臂梁压力传感器上；位移传感器拉杆连接塑料圆环，塑料圆环内粘贴有滚动轴承，粘接在滚动轴承内的“T”形钢管连接钻柱，以测量钻柱位移。采用本发明装置及方法，可以测定钻柱的动态振动、钻压、进尺和扭矩对页岩破碎的影响，为各向异性页岩优化钻井提供实验依据。

主权项

考虑钻柱动态振动的页岩破碎实验装置及实验方法，其特征在于，由一层板(1)、钻压检测装置、二层板(2)、平面推力球轴承(27)、三层板(3)、夹持装置、扭矩检测装置、位移检测装置、数据采集系统、钻柱(14)和钻头(10)组成；所述一层板(1)是通过螺栓槽(37)和螺栓槽(38)用螺栓将其固定在摇臂钻床的工作台上；所述钻压检测装置是在所述一层板(1)和所述二层板(2)之间安装一个或三个悬臂梁压力传感器(29)，用于测量钻压；所述二层板(2)与所述三层板(3)之间通过所述平面推力球轴承(27)连接；所述夹持装置是在所述三层板(3)上通过螺栓安装角钢(4)和角钢(26)，其中角钢(4)的侧壁开圆孔，并在圆孔内焊接一个螺母(6)，螺母(6)内预先放置一个六角螺栓(5)，通过所述六角螺栓(5)旋转推动所述角钢(4)和角钢(26)之间的一个活动板(7)，从而夹紧页岩(9)；所述扭矩检测装置是在一层板(1)上通过螺栓连接角钢(32)，垫片(33)通过螺栓与所述角钢(32)连接，在所述垫片(33)上安装有一个悬臂梁压力传感器(30)，垫片(34)通过螺栓连接在所述悬臂梁压力传感器(30)上，角钢(8)通过螺栓连接在三层板(3)上；位移检测装置由角钢(25)通过螺栓槽(36)用螺栓将其连接在摇臂钻床的工作台上，条形钢板(19)使用螺栓连接在角钢(25)上，在条形钢板(19)上螺栓连接角钢(18)，在角钢(18)上焊接连接板(17)，在连接板(17)上安装位移传感器(15)，位移传感器(15)的拉杆(16)螺栓连接塑料圆环(11)，塑料圆环(11)的内环面通过高强度胶水与滚动轴承(12)的外圈环面粘接，滚动轴承(12)的内圈环面通过高强度胶水与“T”形钢管(13)的外表面粘接，“T”形钢管(13)的内表面与钻柱(14)的外表面通过螺钉(33)固定在一起。