CN104819837B - 一种水力振荡器性能测试实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种性能测试实验装置，具体涉及一种模拟在不同钻压工况下的水力振荡器性能测试实验装置。该测试实验装置包括长直钢管、安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C。安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C的中心部位分别设置有装配孔，装配孔外侧的各圆盘圆周上均布有钢管孔，安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C相互之间由钢管孔通过长直钢管贯穿连接。该测试实验装置结构简单，使用方便；有效解决了现有实验室中对水力振荡器施加钻压的难题，相比现有采用液压模拟装置进行测试实验，具有简便可行，并且可有效控制成本的特点；可对水力振荡器结构优化和现场服务的参数的优选提供重要实验依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种性能测试实验装置，具体涉及一种模拟在不同钻压工况下的水力振荡器性能测试实验装置。
背景技术
在水平井钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，或在过长水平段会产生较大摩阻、托压现象，无法有效施加钻压。摩阻大、托压问题不仅严重影响水平井的机械钻速，同时也容易引起粘卡等井下复杂事故的发生。为防止上述问题的发生，目前水平井钻井过程中通常都要在钻具上加装水力振荡器。水力振荡器是通过压力脉冲使钻具在井下受到的静摩擦变成动摩擦。通过水力振荡器的高频振动，改变了只靠钻具自身重力的加压方式，钻具在振动的同时有一定向前的冲击力，使钻压能更有效地施加到钻头上，防止托压的发生。
水力振荡器在井下带动钻具振动时，将钻具与井壁间的静摩擦力转变为动摩擦力，可以减小摩阻75-80%，提高机械钻速。水力振荡器在工作时与井下钻具保持振动，减小钻具粘卡的发生，因此进行水力振荡器的研制具有重要意义。水力振荡器在研制过程中，通常都要对其不同钻压工况下的性能进行测试，现有测试大多采用液压模拟装置进行测试，液压模拟装置大多存有结构复杂，测试数据存有误差的不足，因此，有必要开发一种结构简单，能设计模拟不同钻压工况，测试工具频率、位移和振动冲击力等关键参数，从而通过测试数据分析对水力振荡器结构优化和现场服务的参数的优选提供重要实验依据的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单，能设计模拟不同钻压工况，测试工具频率、位移和振动冲击力等参数，从而通过测试数据分析对水力振荡器结构优化和现场服务的参数的优选，提供重要实验依据的水力振荡器性能测试实验装置。
本发明的技术方案是：
一种水力振荡器性能测试实验装置，包括长直钢管、安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C，其特征在于：安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C呈上下状层叠设置；安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C的中心部位分别设置有装配孔，装配孔外侧的各圆盘圆周上均布有钢管孔，安装圆盘A、安装圆盘B和安装圆盘C相互之间由钢管孔通过长直钢管贯穿连接；钢管孔与装配孔之间的安装圆盘A和安装圆盘B圆周上均布有螺栓孔，安装圆盘A和安装圆盘B之间由螺栓孔通过连接螺栓连接；安装圆盘A和安装圆盘B之间的连接螺栓上设置有弹簧。
所述的长直钢管数量为4个；所述的连接螺栓数量为8个。
所述的长直钢管上安装有拉力传感器。
所述的安装圆盘C下表面的长直钢管上设置有螺母。
所述的安装圆盘A上表面的长直钢管和连接螺栓上分别设置有压紧螺母。
本发明的有益效果在于：
该水力振荡器性能测试实验装置结构简单，使用方便；有效解决了现有实验室中对水力振荡器施加钻压的难题，该水力振荡器性能测试实验装置可以通过调节压紧螺母完成模拟不同钻压工况各个性能参数的测试，相比现有采用液压模拟装置进行测试实验，具有简便并且可有效控制成本的特点。该水力振荡器性能测试实验装置能模拟不同钻压工况、测试工具频率、位移和振动冲击力，通过对测试数据的分析；对水力振荡器结构优化和现场服务的参数的优选提供重要实验依据。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的试验状态示意图。
图中：1、长直钢管，2、安装圆盘A，3、安装圆盘B，4、安装圆盘C，5、震荡短节，6、动力短节，7、连接螺栓，8、螺母，9、压紧螺母，10、弹簧，11、振动位移传感器，12、拉力传感器,13、装配孔。
具体实施方式
该水力振荡器性能测试实验装置包括长直钢管1、安装圆盘A2、安装圆盘B3和安装圆盘C4。安装圆盘A2、安装圆盘B3和安装圆盘C4呈上下状层叠设置；安装圆盘A2、安装圆盘B3和安装圆盘C4的中心部位分别设置有装配孔13，装配孔13外侧的各圆盘圆周上均布有钢管孔，安装圆盘A2、安装圆盘B3和安装圆盘C4相互之间由钢管孔通过4个长直钢管1贯穿连接；各长直钢管1上安装有拉力传感器12。安装圆盘C4下表面的长直钢管1上设置有螺母8。
钢管孔与装配孔13之间的安装圆盘A2和安装圆盘B3圆周上均布有螺栓孔，安装圆盘A2和安装圆盘B3之间由螺栓孔通过8个连接螺栓7连接；安装圆盘A2和安装圆盘B3之间的连接螺栓7上分别设置有弹簧10。安装圆盘A2上表面的长直钢管1和连接螺栓7上分别设置有压紧螺母9。
该水力振荡器性能测试实验装置工作时，将水力振荡器的震荡短节5插入安装在安装圆盘A2和安装圆盘B3的装配孔13内，将水力振荡器的动力短节6插入安装在安装圆盘C4的装配孔13内，震荡短节5与安装圆盘B3、动力短节6与安装圆盘C4之间采用焊接方式固定，并分别在震荡短节5和动力短节6的端面安装好振动位移传感器11。然后将泥浆泵的进出端分别与动力短节6和震荡短节5连通即可进行测试实验。
该水力振荡器性能测试实验装置的拉力传感器12可测量施加的拉力。测试实验过程中；通过旋进压紧螺母9压缩弹簧10，可以获得不同压力来模拟钻压施加，由此通过拉力传感器12而获得压力测试数据。在泥浆泵的作用下，泥浆流对水力振荡器产生的振动频率、位移和振动冲击力数据，通过振动位移传感器11采集；并采集测试震荡短节5和动力短节6两个端面的振动位移。
该水力振荡器性能测试实验装置结构简单，使用方便；有效解决了现有实验室中对水力振荡器施加钻压的难题，相比现有采用液压模拟装置进行测试实验，具有简便可行，并且可有效控制成本的特点；可对水力振荡器结构优化和现场服务的参数的优选提供重要实验依据。
Claims (1)
1.一种水力振荡器性能测试实验装置，包括长直钢管（1）、安装圆盘A（2）、安装圆盘B（3）和安装圆盘C（4），其特征在于：安装圆盘A（2）、安装圆盘B（3）和安装圆盘C（4）呈上下状层叠设置；安装圆盘A（2）、安装圆盘B（3）和安装圆盘C（4）的中心部位分别设置有装配孔（13），装配孔（13）外侧的各圆盘圆周上均布有钢管孔，安装圆盘A（2）、安装圆盘B（3）和安装圆盘C（4）相互之间由钢管孔通过长直钢管（1）贯穿连接；钢管孔与装配孔（13）之间的安装圆盘A（2）和安装圆盘B（3）圆周上均布有螺栓孔，安装圆盘A（2）和安装圆盘B（3）之间由螺栓孔通过连接螺栓（7）连接；安装圆盘A（2）和安装圆盘B（3）之间的连接螺栓（7）上设置有弹簧（10）；所述的长直钢管（1）数量为4个；所述的连接螺栓（7）数量为8个；
所述的长直钢管（1）上安装有拉力传感器（12）；所述的安装圆盘C（4）下表面的长直钢管（1）上设置有螺母（8）；所述的安装圆盘A（2）上表面的长直钢管（1）和连接螺栓（7）上分别设置有压紧螺母（9）；
该水力振荡器性能测试实验装置工作过程如下：
1）、将震荡短节（5）插入安装在安装圆盘A（2）和安装圆盘B（3）的装配孔（13）内；
2）、将水力振荡器的动力短节（6）插入安装在安装圆盘C（4）的装配孔（13）内，震荡短节（5）与安装圆盘B（3）、动力短节（6）与安装圆盘C（4）之间采用焊接方式固定，并分别在震荡短节（5）和动力短节（6）的端面安装好振动位移传感器（11）；
3）、上述准备完成后，将泥浆泵的进出端分别与动力短节（6）和震荡短节（5）连通即可进行测试实验；测试实验过程中，通过旋进压紧螺母（9）压缩弹簧（10），可以获得不同压力来模拟钻压施加，由此通过拉力传感器（12）而获得压力测试数据；
在泥浆泵的作用下，泥浆流对水力振荡器产生的振动频率、位移和振动冲击力数据，通过振动位移传感器（11）采集；并采集测试震荡短节（5）和动力短节（6）两个端面的振动位移。
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