CN107965309B - 用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法。其中，用于钻井作业的冲击模拟机构包括：钻柱；起吊组件，具有使钻柱处于预定高度处的初始状态及释放钻柱的释放状态；模拟组件，位于起吊组件的下方，模拟组件包括套管及使套管发生预定弯曲的弯曲装置，被释放后的钻柱能够进入发生预定形变的套管内；冲量测量装置，位于套管的下方，从套管穿出的钻柱与冲量测量装置碰撞，以测量钻柱的下放冲量值。本发明有效地解决了现有技术中钻柱在上提下放过程中影响其冲击力的因素较难确定的问题。

Description

用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法

技术领域

本发明涉及油田开采技术领域，具体而言，涉及一种用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法。

背景技术

在石油钻井过程中，钻柱的受力分析是钻井设计和作业过程中研究的重点。由于井眼的内壁通常不够平滑、平整，导致钻柱在井眼内的受力情况较为复杂，影响钻柱对井眼内岩石等的破碎效率。

然而，在现有技术中，对钻柱的受力分析仅仅停留在理论研究上，目前还没有一套能够真实综合模拟钻柱在上提下放过程中影响其冲击力的变量因素的装置，也无法为钻柱在上提下放过程中冲击力的计算做进一步的研究。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法，以解决现有技术中钻柱在上提下放过程中影响其冲击力的因素较难确定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于钻井作业的冲击模拟机构，包括：钻柱；起吊组件，具有使钻柱处于预定高度处的初始状态及释放钻柱的释放状态；模拟组件，位于起吊组件的下方，模拟组件包括套管及使套管发生预定弯曲的弯曲装置，被释放后的钻柱能够进入发生预定形变的套管内；冲量测量装置，位于套管的下方，从套管穿出的钻柱与冲量测量装置碰撞，以测量钻柱的下放冲量值。

进一步地，弯曲装置包括：固定架，套管设置在固定架上，且套管的延伸方向沿竖直方向设置；压轮，压轮为多个，且多个压轮沿固定架的高度方向设置；驱动结构，驱动结构为多个，多个驱动结构与多个压轮一一对应设置并驱动对应的压轮朝向或者远离套管运动，以使套管发生预定弯曲，同一时间内，全部或部分驱动结构启用。

进一步地，在固定架上，不同水平高度内的压轮在竖直方向上交错设置。

进一步地，弯曲装置包括至少两组相对设置的压轮，且两组压轮在竖直方向上交错设置。

进一步地，弯曲装置还包括：控制结构，设置在固定架上，且控制结构与全部或者部分驱动结构连接。

进一步地，起吊组件包括：起升装置，能够与钻柱连接，起升装置能够调节钻柱与套管在竖直方向上的高度差；控制装置，与起升装置连接，控制装置具有初始状态及释放状态，且当起升装置提升钻柱至预定高度后，控制装置由初始状态切换至释放状态。

进一步地，起吊组件还包括：悬挂件，设置在起升装置与控制装置之间以将起升装置与控制装置连接在一起，起升装置能够调节控制装置与起升装置之间的距离。

进一步地，控制装置为低压控制电器，且当低压控制电器处于断电状态时，低压控制电器处于释放状态，当低压控制电器处于通电状态时，低压控制电器处于初始状态。

进一步地，低压控制电器为电磁铁。

进一步地，冲击模拟机构还包括：底座，冲量测量装置及固定架安装在底座上，且冲量测量装置与套管在竖直方向上具有高度差；吊架，与固定架连接，且起吊组件安装在吊架上。

根据本发明的另一方面，提供了一种冲击模拟方法，包括上述的冲击模拟机构，根据冲击模拟机构的套管的不同弯曲程度或者冲击模拟机构的钻柱被释放时的不同高度位置来确定钻柱对冲击模拟机构的冲量测量装置的下放冲量值。

进一步地，冲击模拟方法包括：步骤S1：通过冲击模拟机构的起吊组件将钻柱提升至预定高度，启动部分或者全部冲击模拟机构的驱动结构使得与该驱动结构对应的压轮运动，以使冲击模拟机构的套管发生第一弯曲；步骤S2：操作起吊组件的控制装置，以使钻柱朝向套管运动并穿过发生弯曲后的套管；步骤S3：从套管穿出的钻柱与冲击模拟机构的冲量测量装置碰撞，并记录钻柱的下方冲量值。

进一步地，在步骤S1中，通过控制驱动结构的启动个数，以使套管发生不同程度的弯曲。

进一步地，在步骤S2中，使控制装置处于断电状态，则钻柱与控制装置断开连接，使得钻柱被释放。

进一步地，冲击模拟方法包括：步骤S1：启动部分或者全部冲击模拟机构的驱动结构使得与该驱动结构对应的压轮运动，以使冲击模拟机构的套管发生预定形状的弯曲，通过冲击模拟机构的起吊组件将钻柱提升至第一高度；步骤S2：操作起吊组件的控制装置，以使钻柱朝向套管运动并穿过发生弯曲后的套管；步骤S3：从套管穿出的钻柱与冲击模拟机构的冲量测量装置碰撞，并记录钻柱的下方冲量值。

进一步地，在步骤S1中，通过调节起吊组件的起升装置，以使钻柱具有不同高度。

进一步地，在步骤S2中，使控制装置处于断电状态，则钻柱与控制装置断开连接，使得钻柱被释放。

应用本发明的技术方案，冲击模拟机构包括钻柱、起吊组件、模拟组件及冲量测量装置。其中，起吊组件具有使钻柱处于预定高度处的初始状态及释放钻柱的释放状态。模拟组件位于起吊组件的下方，模拟组件包括套管及使套管发生预定弯曲的弯曲装置，被释放后的钻柱能够进入发生预定形变的套管内。冲量测量装置位于套管的下方，从套管穿出的钻柱与冲量测量装置碰撞，以测量钻柱的下放冲量值。

本申请中的冲击模拟机构既能够测量钻柱在同一高度位置处释放、套管在不同弯曲程度下钻柱穿过套管后的下放冲量值，还可以测量套管处于预定弯曲程度下、钻柱在不同高度位置处释放后钻柱穿过套管后的下放冲量值。这样，通过本申请中的冲击模拟机构能够模拟测量出钻柱的下放冲量值(即钻柱对冲量测量装置的冲击程度)与钻柱初始高度及套管弯曲程度的影响关系，在钻柱上提下放的过程中，使得用户关于钻柱对井眼内岩石的冲击力的影响因素更加明确，实现理论指导实践，提高钻井作业的工作效率，缩短钻井耗时。

用户能够通过本申请中的冲击模拟机构模拟井眼的内壁形状，进而计算得出钻柱对井眼内岩石等的冲击力，确定钻井工作用时，根据工作量及工作耗时合理分布工作人员及钻井用设备，提高企业的生产效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的冲击模拟机构的实施例的主视图；

图2示出了根据本发明的冲击模拟方法的实施例采用钻柱提升至预定高度、套管发生第一弯曲时的测量流程图；以及

图3示出了根据本发明的冲击模拟方法的实施例采用套管发生预定形状的弯曲、钻柱提升至第一高度时的测量流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、钻柱；20、起吊组件；21、起升装置；22、控制装置；23、悬挂件；30、模拟组件；31、套管；32、弯曲装置；321、固定架；322、压轮；323、驱动结构；324、控制结构；40、冲量测量装置；50、底座；60、吊架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中钻柱在上提下放过程中影响其冲击力的因素较难确定的问题，本申请提供了一种用于钻井作业的冲击模拟机构及冲击模拟方法。

如图1所示，本实施例中的冲击模拟机构主要用于钻井作业。冲击模拟机构包括钻柱10、起吊组件20、模拟组件30及冲量测量装置40。其中，起吊组件20具有使钻柱10处于预定高度处的初始状态及释放钻柱10的释放状态。模拟组件30位于起吊组件20的下方，模拟组件30包括套管31及使套管31发生预定弯曲的弯曲装置32，被释放后的钻柱10能够进入发生预定形变的套管31内。冲量测量装置40位于套管31的下方，从套管31穿出的钻柱10与冲量测量装置40碰撞，以测量钻柱10的下放冲量值。

本实施例中的冲击模拟机构既能够测量钻柱10在同一高度位置处释放、套管31在不同弯曲程度下钻柱10穿过套管31后的下放冲量值，还可以测量套管31处于预定弯曲程度下、钻柱10在不同高度位置处释放后钻柱10穿过套管31后的下放冲量值。这样，通过本实施例请中的冲击模拟机构能够模拟测量出钻柱10的下放冲量值(即钻柱10对冲量测量装置40的冲击程度)与钻柱10初始高度及套管31弯曲程度的影响关系，在钻柱10上提下放的过程中，使得用户关于钻柱10对井眼内岩石的冲击力的影响因素更加明确，实现理论指导实践，提高钻井作业的工作效率，缩短钻井耗时。

通常地，大多数石油钻井的井眼轨迹并不是直线，井眼轨迹也会弯曲，在钻柱10的上提下放过程中，钻柱10会随着井眼轨迹弯曲而弯曲，进而产生额外的阻力。同理，在已固井的井段中，套管31也会随着钻柱10的弯曲而弯曲，进而产生额外阻力，降低钻压。为测量该阻力以及验证相关理论模型的可靠性，本实施例中的冲击模拟机构模拟了钻柱10在同一高度处，井眼轨迹扭曲形变大小(套管31弯曲形状)对钻柱10的冲击力的影响，以及套管31在同一弯曲下，钻柱10的不同上提高度对钻柱10的冲击力的影响，对现场钻柱10的上提下放冲击力计算具有指导性意义。

用户能够通过本实施例中的冲击模拟机构模拟井眼的内壁形状，进而计算得出钻柱10对井眼内岩石等的冲击力，确定钻井工作用时，根据工作量及工作耗时合理分配工作人员及钻井用设备，提高企业的生产效率。

如图1所示，弯曲装置32包括固定架321、压轮322及驱动结构323。其中，套管31设置在固定架321上，且套管31的延伸方向沿竖直方向设置。压轮322为多个，且多个压轮322沿固定架321的高度方向设置。驱动结构323为多个，多个驱动结构323与多个压轮322一一对应设置并驱动对应的压轮322朝向或者远离套管31运动，以使套管31发生预定弯曲，同一时间内，全部或部分驱动结构323启用。上述结构的结构简单，容易装配、实现。

具体地，在初始状态时，钻柱10位于套管31的上方，且钻柱10及套管31均沿竖直方向设置。当需要将套管31进行弯曲时，工作人员操作靠近套管31的需要被弯曲部位的驱动结构323，以使与该驱动结构323对应的压轮322朝向套管31运动，套管31在压轮322的作用下发生预定形状的弯曲。完成套管31的弯曲后，工作人员操作驱动结构323以使压轮322远离套管31运动，进而方便工作人员对套管31进行更换。

需要说明的是，同一时间内，驱动结构323的启用个数不限，只要能够将套管31弯曲成预定形状即可。如当套管31需要具有两个弯曲段时，将两个驱动结构323启用。

如图1所示，在固定架321上，不同水平高度内的压轮322在竖直方向上交错设置。这样，上述设置能够保证在固定架321高度不变的情况下，尽可能多的设置压轮322，进而将同一竖直高度细分化，增加弯曲装置32的弯曲形状种类，使得套管31能够满足不同弯曲程度的井眼内壁模拟，提高冲击模拟机构的模拟精确度、准确度。

可选地，弯曲装置32包括至少两组相对设置的压轮322，且两组压轮322在竖直方向上交错设置。如图1所示，弯曲装置32包括两组相对设置的压轮322，且两组压轮322在竖直方向上交错设置。这样，上述设置能够实现压轮322对套管31的相对设置的两侧的弯曲，提高冲击模拟机构的模拟精确性。

在本实施例中，在固定架321上，沿套管31的周向设置有两组压轮322，且每组包括三个压轮322，且分别位于固定架321的低、居中、高位置处，驱动结构323分别与压轮322一一对应地设置。当工作人员需要对套管31的下端进行一个弯曲段的弯曲时，只需启用与位于固定架321的低位置处的压轮322连接的驱动结构323即可。这样，上述设置使得套管31具有多种弯曲形状，满足不同井眼内壁的模拟需求，提高冲击模拟机构的模拟准确度。

需要说明的是，压轮322在固定架321上的位置、个数设置不限于此，只要能够实现井眼的内壁形状模拟即可。

如图1所示，弯曲装置32还包括控制结构324，其中，控制结构324设置在固定架321上，且控制结构324与全部或者部分驱动结构323连接。这样，工作人员通过操作控制结构324即可实现对驱动结构323的启用操作，使得工作人员对冲击模拟机构的操作更加容易、简便，降低工作人员的劳动强度。

如图1所示，起吊组件20包括起升装置21及控制装置22。其中，起升装置21能够与钻柱10连接，起升装置21能够调节钻柱10与套管31在竖直方向上的高度差。控制装置22与起升装置21连接，控制装置22具有初始状态及释放状态，且当起升装置21提升钻柱10至预定高度后，控制装置22由初始状态切换至释放状态。这样，上述设置能够实现钻柱10的保持或者释放，保证冲击模拟机构的正常运行。

具体地，控制装置22与起升装置21连接，钻柱10能够与控制装置22连接或者断开连接。当工作人员需要使用冲击模拟机构对钻柱10的钻井过程进行模拟时，冲击模拟机构具有以下两种方式：

1.模拟钻柱10的初始释放高度不变、且套管31发生不同形状的弯曲时钻柱10对冲量测量装置40的下放冲量值。

工作人员操作弯曲装置32使得套管31发生第一预定形状的弯曲，此时，钻柱10处于初始释放高度，工作人员控制控制装置22使其由初始状态切换至释放状态，则钻柱10在其自重作用下朝向套管31运动且穿入套管31。钻柱10在弯曲后的套管31内运动，与套管31发生碰撞、摩擦。之后，钻柱10从套管31穿出，并与冲量测量装置40发生碰撞，则冲量测量装置40能够测量出套管31处于第一预定形状的弯曲时钻柱10的下放冲量值。之后，工作人员操作弯曲装置32使得套管31发生第二预定形状的弯曲，此时，钻柱10仍处于初始释放高度，重复以上操作，则可得出套管31处于第二预定形状的弯曲时钻柱10的下放冲量值。重复进行，并将上述下放冲量值进行曲线拟合，以得出套管31处于不同弯曲形状、钻柱10处于初始释放高度时钻柱10的下放冲量曲线。

2.模拟套管31的弯曲形状不变、且钻柱10处于不同释放高度时钻柱10对冲量测量装置40的下放冲量值。

工作人员操作弯曲装置32使得套管31发生预定形状的弯曲，此时，钻柱10处于第一释放高度，工作人员控制控制装置22使其由初始状态切换至释放状态，则钻柱10在其自重作用下朝向套管31运动且穿入套管31。钻柱10在弯曲后的套管31内运动，与套管31发生碰撞、摩擦。之后，钻柱10从套管31穿出，并与冲量测量装置40发生碰撞，则冲量测量装置40能够测量出钻柱10处于第一释放高度时钻柱10的下放冲量值。之后，工作人员调节起起升装置21使得钻柱10处于第二释放高度，重复以上操作，则可得出钻柱10处于第二释放高度时钻柱10的下放冲量值。重复进行，并将上述下放冲量值进行曲线拟合，以得出套管31处于预定弯曲形状、钻柱10处于不同释放高度时钻柱10的下放冲量曲线。

如图1所示，起吊组件20还包括悬挂件23。其中，悬挂件23设置在起升装置21与控制装置22之间以将起升装置21与控制装置22连接在一起，起升装置21能够调节控制装置22与起升装置21之间的距离。钻柱10与控制装置22连接，通过调节控制装置22与起升装置21之间的距离以实现钻柱10与起升装置21之间距离的调节，从而实现钻柱10在不同释放高度处的位置调节。

可选地，悬挂件23为绳索。具体地，绳索的两端分别与起升装置21及控制装置22连接，通过起升装置21调节绳索的长度以实现钻柱10释放高度的调节。上述设置使得起升装置21及控制装置22之间的连接更加容易、简便，且使得冲击模拟机构的结构更加简单，降低加工成本。

如图1所示，控制装置22为低压控制电器，且当低压控制电器处于断电状态时，低压控制电器处于释放状态，当低压控制电器处于通电状态时，低压控制电器处于初始状态。上述设置使得冲击模拟机构的结构简单，容易操作，即工作人员通过调节控制装置22的通断以实现钻柱10的保持或者释放。

需要说明的是，控制装置22的类型不限于此。可选地，控制装置22为手动控制装置。这样，用户手动控制钻柱10与控制装置22的连接或者断开，使得冲击模拟机构的结构简单化，降低冲击模拟机构的加工成本。

可选地，低压控制电器为电磁铁。通常地，钻柱10由磁性金属制成。具体地，当电磁铁处于通电状态(初始状态)时，钻柱10在电磁铁的磁性力作用下与电磁铁吸附在一起，则钻柱10处于保持状态，且位于套管31的上方；当电磁铁处于断电状态(释放状态)时，钻柱10不再受到电磁铁的磁性力，则钻柱10被释放并朝向套管31运动。

需要说明的是，低压控制电器的使用种类不限于此。可选地，低压控制电器为继电器或者转换开关。

如图1所示，冲击模拟机构还包括底座50及吊架60。其中，冲量测量装置40及固定架321安装在底座50上，且冲量测量装置40与套管31在竖直方向上具有高度差。吊架60与固定架321连接，且起吊组件20安装在吊架60上。上述设置使得冲击模拟机构的外观更加整洁、美观，且能够确保起吊组件20处于初始状态时，钻柱10位于套管31的上方，且套管31位于冲量测量装置40的上方，进而保证冲击模拟机构的正常运行。

如图2和图3所示，本申请还提供了一种冲击模拟方法，包括上述的冲击模拟机构，根据冲击模拟机构的套管31的不同弯曲程度或者冲击模拟机构的钻柱10被释放时的不同高度位置来确定钻柱10对冲击模拟机构的冲量测量装置40的下放冲量值。这样，通过上述冲击模拟方法能够得出套管31处于不同弯曲形状、钻柱10处于初始释放高度时钻柱10的下放冲量曲线与套管31的弯曲形状之间的关系曲线；或者得出套管31处于预定弯曲形状、钻柱10处于不同释放高度(上提高度)时钻柱10的下放冲量曲线与钻柱10的释放高度之间的关系曲线。上述冲击模拟方法对现场钻柱10的上提下放冲击力计算具有指导性意义，同时能够给评价不同条件对钻柱10下放冲量值大小的影响。

如图2所示，冲击模拟方法包括：步骤S1：通过冲击模拟机构的起吊组件20将钻柱10提升至预定高度，启动部分或者全部冲击模拟机构的驱动结构323使得与该驱动结构323对应的压轮322运动，以使冲击模拟机构的套管31发生第一弯曲；

步骤S2：操作起吊组件20的控制装置22，以使钻柱10朝向套管31运动并穿过发生弯曲后的套管31；

步骤S3：从套管31穿出的钻柱10与冲击模拟机构的冲量测量装置40碰撞，并记录钻柱10的下方冲量值。

具体地，收回所有压轮322，将长直的套管31安装在固定架321上，给电磁铁通电，使得钻柱10与悬挂件23连接，调节起升装置21，记录钻柱10的底部距离冲量测量装置40的距离为原始高度，给电磁铁断电，测量钻柱10的下放冲量值并记录。之后，给电磁铁通电，将钻柱10重新与悬挂件23连接，启动压轮322，以使套管31发生第一弯曲，即弯曲成目标形状，调整起升装置21，使钻柱10的底部与冲量测量装置40的距离为原始高度，给电磁铁断电，测量钻柱10的下放冲量值并记录。之后再重复启动压轮322，以使套管31发生第二弯曲或者第三弯曲等多种弯曲，并记录该弯曲形状下钻柱10的下放冲量值。

这样，通过上述步骤能够得出钻柱10处于预定释放高度时，套管31的弯曲形状与钻柱10的下放冲量值之间的关系曲线，通过该曲线得出井眼的内壁处于不同弯曲形状(井眼轨迹扭曲形变大小)时钻柱10对井眼内岩石的冲击力，指导钻井作业，预估出钻井耗时，合理分配工作人员及钻井用设备，提高企业的生产效率。

在本实施例中，在步骤S1中，通过控制驱动结构323的启动个数，以使套管31发生不同程度的弯曲。这样，工作人员勘测除井眼内壁的弯曲形状，通过启用适当个数、适当位置处的驱动结构323，以使套管31与井眼内壁的形状吻合，进而提高模拟的精确性及准确性。

在本实施例中，在步骤S2中，使控制装置22处于断电状态，则钻柱10与控制装置22断开连接，使得钻柱10被释放。这样，上述设置使得钻柱10的释放更加容易，降低工作人员的劳动强度。

如图3所示，冲击模拟方法包括：步骤S1：启动部分或者全部冲击模拟机构的驱动结构323使得与该驱动结构323对应的压轮322运动，以使冲击模拟机构的套管31发生预定形状的弯曲，通过冲击模拟机构的起吊组件20将钻柱10提升至第一高度；

步骤S2：操作起吊组件20的控制装置22，以使钻柱10朝向套管31运动并穿过发生弯曲后的套管31；

步骤S3：从套管31穿出的钻柱10与冲击模拟机构的冲量测量装置40碰撞，并记录钻柱10的下方冲量值。

具体地，将长直的套管31安装在固定架321上，给电磁铁通电，使得钻柱10与悬挂件23连接，调节起升装置21，记录钻柱10的底部距离冲量测量装置40的距离为第一高度，启动压轮322，以使套管31发生预定形状的弯曲，给电磁铁断电，测量钻柱10在第一高度时的下放冲量值并记录。之后给电磁铁通电，使得钻柱10管柱与悬挂件23连接，调节起升装置21以使钻柱10的底部距离冲量测量装置40的距离为第二高度或者第三高度等其他高度，给电磁铁断电，测量钻柱10的下放冲量值并记录。

这样，通过上述步骤能够得出套管31处于预定弯曲形状时，钻柱10的释放高度与钻柱10的下放冲量值之间的关系曲线，通过该曲线得出针对某一井眼，钻柱10处于不同释放高度时钻柱10对井眼内岩石的冲击力，指导钻井作业，预估出钻井耗时，合理分配工作人员及钻井用设备，提高企业的生产效率。

在本实施例中，在步骤S1中，通过调节起吊组件20的起升装置21，以使钻柱10具有不同高度。具体地，工作人员调节起升装置21，则使得与悬挂件23连接的控制装置22与起升装置21之间的距离发生改变，进而改变钻柱10的释放高度。

在本实施例中，在步骤S2中，使控制装置22处于断电状态，则钻柱10与控制装置22断开连接，使得钻柱10被释放。这样，上述设置使得钻柱10的释放更加容易，降低工作人员的劳动强度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请中的冲击模拟机构既能够测量钻柱在同一高度位置处释放、套管在不同弯曲程度下钻柱穿过套管后的下放冲量值，还可以测量套管处于预定弯曲程度下、钻柱在不同高度位置处释放后钻柱穿过套管后的下放冲量值。这样，通过本申请中的冲击模拟机构能够模拟测量出钻柱的下放冲量值(即钻柱对冲量测量装置的冲击程度)与钻柱初始高度及套管弯曲程度的影响关系，在钻柱上提下放的过程中，使得用户关于钻柱对井眼内岩石的冲击力的影响因素更加明确，实现理论指导实践，提高钻井作业的工作效率，缩短钻井耗时。

用户能够通过本申请中的冲击模拟机构模拟井眼的内壁形状，进而计算得出钻柱对井眼内岩石等的冲击力，确定钻井工作用时，根据工作量及工作耗时合理分布工作人员及钻井用设备，提高企业的生产效率。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于钻井作业的冲击模拟机构，其特征在于，包括：

钻柱(10)；

起吊组件(20)，具有使所述钻柱(10)处于预定高度处的初始状态及释放所述钻柱(10)的释放状态；

模拟组件(30)，位于所述起吊组件(20)的下方，所述模拟组件(30)包括套管(31)及使所述套管(31)发生预定弯曲的弯曲装置(32)，被释放后的所述钻柱(10)能够进入发生预定形变的所述套管(31)内；

冲量测量装置(40)，位于所述套管(31)的下方，从所述套管(31)穿出的所述钻柱(10)与所述冲量测量装置(40)碰撞，以测量所述钻柱(10)的下放冲量值。

2.根据权利要求1所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述弯曲装置(32)包括：

固定架(321)，所述套管(31)设置在所述固定架(321)上，且所述套管(31)的延伸方向沿竖直方向设置；

压轮(322)，所述压轮(322)为多个，且多个所述压轮(322)沿所述固定架(321)的高度方向设置；

驱动结构(323)，所述驱动结构(323)为多个，多个所述驱动结构(323)与多个所述压轮(322)一一对应设置并驱动对应的所述压轮(322)朝向或者远离所述套管(31)运动，以使所述套管(31)发生预定弯曲，同一时间内，全部或部分所述驱动结构(323)启用。

3.根据权利要求2所述的冲击模拟机构，其特征在于，在所述固定架(321)上，不同水平高度内的所述压轮(322)在竖直方向上交错设置。

4.根据权利要求3所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述弯曲装置(32)包括至少两组相对设置的所述压轮(322)，且两组所述压轮(322)在竖直方向上交错设置。

5.根据权利要求2所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述弯曲装置(32)还包括：

控制结构(324)，设置在所述固定架(321)上，且所述控制结构(324)与全部或者部分所述驱动结构(323)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述起吊组件(20)包括：

起升装置(21)，能够与所述钻柱(10)连接，所述起升装置(21)能够调节所述钻柱(10)与所述套管(31)在竖直方向上的高度差；

控制装置(22)，与所述起升装置(21)连接，所述控制装置(22)具有所述初始状态及所述释放状态，且当所述起升装置(21)提升所述钻柱(10)至预定高度后，所述控制装置(22)由所述初始状态切换至所述释放状态。

7.根据权利要求6所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述起吊组件(20)还包括：

悬挂件(23)，设置在所述起升装置(21)与所述控制装置(22)之间以将所述起升装置(21)与所述控制装置(22)连接在一起，所述起升装置(21)能够调节所述控制装置(22)与所述起升装置(21)之间的距离。

8.根据权利要求6所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述控制装置(22)为低压控制电器，且当所述低压控制电器处于断电状态时，所述低压控制电器处于所述释放状态，当所述低压控制电器处于通电状态时，所述低压控制电器处于所述初始状态。

9.根据权利要求8所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述低压控制电器为电磁铁。

10.根据权利要求2至5中任一项所述的冲击模拟机构，其特征在于，所述冲击模拟机构还包括：

底座(50)，所述冲量测量装置(40)及所述固定架(321)安装在所述底座(50)上，且所述冲量测量装置(40)与所述套管(31)在竖直方向上具有高度差；

吊架(60)，与所述固定架(321)连接，且所述起吊组件(20)安装在所述吊架(60)上。

11.一种冲击模拟方法，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的冲击模拟机构，根据所述冲击模拟机构的套管(31)的不同弯曲程度或者所述冲击模拟机构的钻柱(10)被释放时的不同高度位置来确定所述钻柱(10)对所述冲击模拟机构的冲量测量装置(40)的下放冲量值。

12.根据权利要求11所述的冲击模拟方法，其特征在于，所述冲击模拟方法包括：

步骤S1：通过所述冲击模拟机构的起吊组件(20)将所述钻柱(10)提升至预定高度，启动所述冲击模拟机构的部分或者全部驱动结构(323)使得与该驱动结构(323)对应的压轮(322)运动，以使所述冲击模拟机构的套管(31)发生第一弯曲；

步骤S2：操作所述起吊组件(20)的控制装置(22)，以使所述钻柱(10)朝向所述套管(31)运动并穿过发生弯曲后的所述套管(31)；

步骤S3：从所述套管(31)穿出的所述钻柱(10)与所述冲击模拟机构的冲量测量装置(40)碰撞，并记录所述钻柱(10)的下方冲量值。

13.根据权利要求12所述的冲击模拟方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过控制所述驱动结构(323)的启动个数，以使所述套管(31)发生不同程度的弯曲。

14.根据权利要求12所述的冲击模拟方法，其特征在于，在所述步骤S2中，使所述控制装置(22)处于断电状态，则所述钻柱(10)与所述控制装置(22)断开连接，使得所述钻柱(10)被释放。

15.根据权利要求11所述的冲击模拟方法，其特征在于，所述冲击模拟方法包括：

步骤S1：启动所述冲击模拟机构的部分或者全部驱动结构(323)使得与该驱动结构(323)对应的压轮(322)运动，以使所述冲击模拟机构的套管(31)发生预定形状的弯曲，通过所述冲击模拟机构的起吊组件(20)将所述钻柱(10)提升至第一高度；

步骤S2：操作所述起吊组件(20)的控制装置(22)，以使所述钻柱(10)朝向所述套管(31)运动并穿过发生弯曲后的所述套管(31)；

步骤S3：从所述套管(31)穿出的所述钻柱(10)与所述冲击模拟机构的冲量测量装置(40)碰撞，并记录所述钻柱(10)的下方冲量值。

16.根据权利要求15所述的冲击模拟方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过调节所述起吊组件(20)的起升装置(21)，以使所述钻柱(10)具有不同高度。

17.根据权利要求15所述的冲击模拟方法，其特征在于，在所述步骤S2中，使所述控制装置(22)处于断电状态，则所述钻柱(10)与所述控制装置(22)断开连接，使得所述钻柱(10)被释放。

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