一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109490100A(43)申请公布日2019.03.19(21)申请号201811511658.3G01N3/08(2006.01)(22)申请日2018.12.11(71)申请人西安石油大学地址710065陕西省西安市电子二路东段18号(72)发明人吴泽兵吕澜涛郭龙龙王文娟王勇勇张帅潘玉杰莫克塔里·德南张文超周珂飞黄海赵海超郑维新(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人王晶(51)Int.Cl.G01N3/22(2006.01)G01N3/56(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置(57)摘要一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，包括钻压加载系统、旋转系统、井身模拟系统、检测系统；钻压加载系统包括伺服电机一，伺服电机一通过同步轮连接同步带从而带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠与滑台相连，滑台沿滚珠丝杠上下运动；旋转系统包括设置在滑台上的伺服电机二，伺服电机二通过联轴器连接钻柱使其进行旋转运动；井身模拟系统包括钻柱，钻柱底部连接井筒一端，井筒另一端连接钻头；检测系统包括安装在钻柱水平段的位移传感器、压缩力传感器，钻柱竖直段和水平段的动态扭矩传感器、拉压力传感器；钻头端部设置有可钻性装置；本发明具有操作简单，易于实现的特点。CN109490100ACN109490100A权利要求书1/1页1.一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，包括钻压加载系统、旋转系统、井身模拟系统、检测系统；所述的钻压加载系统包括伺服电机一(1)，伺服电机一(1)通过同步轮(2)连接同步带(3)从而带动滚珠丝杠(4)旋转，所述的滑台(5)与滚珠丝杠(4)上螺母相连接，滑台(5)随滚珠丝杠(4)沿机架上下运动；所述的旋转系统包括设置在滑台(5)上的伺服电机二(8)，伺服电机二(8)通过联轴器(9)连接钻柱(11)使其进行旋转运动；所述的井身模拟系统包括钻柱(11)，钻柱(11)底部连接井筒(13)一端，井筒(13)另一端连接钻头(23)；所述的检测系统包括安装在钻柱(11)水平段的位移传感器(17)、压缩力传感器(22)，钻柱(11)竖直段和水平段的动态扭矩传感器(18)、拉压力传感器(20)；所述的钻头(23)端部设置有可钻性装置(24)。2.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述的井筒(13)上设置有用于调整不同井斜角和方位角的井身结构的井筒夹具(12)，井筒夹具(12)安装在装置机架上，井筒(13)在竖直段，弯曲段和水平段通过井筒夹具(12)进行固定，通过调节井筒夹具(12)的角度与伸缩长度。3.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述滑动轴承(6)将滑台(5)安装在机架上。4.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述的滚珠丝杠(4)上设置有限制滑台(5)上下运动的限位开关(7)，滑台(5)通过滑动轴承(6)安装在机架上。5.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述的联轴器(9)上设置有联轴器顶板(10)。6.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述的钻柱(11)为PVC管，所述的井筒(13)为有机玻璃管。7.根据权利要求1所述的一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，其特征在于，所述的伺服电机一(1)和伺服电机二(8)型号为LCMT-15M02-130M10015；拉压力传感器(20)型号为小型S型测力传感器U10J；动态扭矩传感器(18)型号为中航CKY-810；位移传感器(17)型号为Li500P1-Q25LM1-ELIUPN8X3-H1151；压缩力传感器(22)型号为VC09；限位开关(7)型号为TM1307。2CN109490100A说明书1/3页一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置技术领域[0001]本发明涉及石油、天然气钻井技术领域，特别涉及一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置。背景技术[0002]钻柱摩阻扭矩是影响水平井、大位移井钻井效率的主要因素，准确的摩阻扭矩是优化钻井作业参数，实现高效、快速、成功钻井的关键。然而现有摩阻扭矩理论模型由于假设较多，导致计算值与其真实值相差较大、模型无法准确反映钻柱的力学行为。因此，试验研究成为促进理论模型持续完善，获得钻柱真实静力学、运动学和动力学行为的重要途径。现有试验装置仅考虑了钻柱与井筒在水平井段的相互作用、忽略了钻柱与井筒在竖直井段和弯曲井段的相互作用对钻柱力学行为的影响，所以目前的试验研究迫切需要一种可以模拟完整全井身的钻柱摩阻扭矩测试试验装置。发明内容[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置