CN110145256B - 顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，包括钻铤，所述钻铤的下端固定安装有桨叶安装座，所述桨叶安装座上可拆卸式固定安装有若干个桨叶。本发明的钻铤装置通过在底部设置桨叶，将桨叶转动时在海水中受到水的阻力模拟成钻铤钻地时的阻力，通过模拟可以测试顶驱系统的负荷参数，避免顶驱系统在实际安装使用时与设计参数差别较大，降低作业成本和作业风险。

Description

顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置

技术领域

本发明涉及钻井设备领域，特别涉及一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置。

背景技术

顶部驱动钻井系统(顶驱系统)，广泛应用于半潜式钻井平台和自升式钻井平台。它可以从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用轨道向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣等多种钻井操作。该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，已成为石油钻井行业的标准产品，是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。

钻井平台在建造和调试阶段，无法实现真实钻井作业条件下的顶驱系统的负荷测试。在正式钻井作业过程中，常常会发现一些参数与设计时不符，例如旋转扭矩过小而使得钻杆的钻进速度和深度达不到预计值。此时，需要卸载下顶部驱动，调试后予以重新装配，这样将导致钻井速度降低，大大增加作业成本和作业风险。因此，需要在顶驱系统装载前进行模拟实验，测试顶驱系统的工作负荷等各种参数，这就需要一种在海水中模拟钻杆在实际钻地时的阻力的装置，对顶驱系统的负荷进行模拟测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中没有用于模拟钻杆钻地阻力的装置，提供一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，包括钻铤，其特点在于，所述钻铤的下端固定安装有桨叶安装座，所述桨叶安装座上可拆卸式固定安装有若干个桨叶。

在本方案中，采用上述结构形式，将上述钻铤装置放入海水中转动，通过模拟将桨叶转动时在海水中受到水的阻力当做钻铤钻地时的阻力，由于桨叶在海水中受到阻力，使得钻铤的上端受到一个反作用力，通过传感器将反作用力传递到监控设备上可以模拟钻铤在钻地时的顶驱扭矩、电力负荷等参数，避免顶驱系统在实际安装使用时与设计参数差别较大，降低作业成本和作业风险。

较佳的，所述桨叶安装座包括套筒以及周向固定在所述套筒上的若干个桨叶安装部，所述套筒固定套设在所述钻铤的下端，所述桨叶安装部包括第一安装板、第二安装板、第三安装板，所述第二安装板和所述第三安装板分别固定安装在所述第一安装板同一面相对的两端，且所述第二安装板和所述第三安装板平行设置，所述第一安装板上位于所述第二安装板和所述第三安装板之间的一端固定在所述套筒上，所述第一安装板上远离所述套筒的另一端设有第一安装孔。

较佳的，所述桨叶包括第一叶片、第二叶片、第三叶片、第四叶片，所述第一叶片的一端设有与所述桨叶安装座的第一安装孔配合的第二安装孔，所述第一叶片远离第二安装孔的一端设置有第二叶片，所述第三叶片和所述第四叶片平行设置在所述第一叶片上相对所述第二叶片另一面的两侧。

较佳的，所述第一叶片、所述第三叶片和所述第四叶片形成的开口方向与所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板形成的开口方向的相反。

较佳的，所述桨叶安装座至少设有一个。

本发明的积极进步效果在于：本发明的钻铤装置通过在底部设置桨叶，将桨叶转动时在海水中受到水的阻力模拟成钻铤钻地时的阻力，通过模拟可以测试顶驱系统的负荷参数，避免顶驱系统在实际安装使用时与设计参数差别较大，降低作业成本和作业风险。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中钻铤装置的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例钻铤装置中钻铤和桨叶安装座的安装结构示意图。

图3为本发明较佳实施例钻铤装置中桨叶的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的钻铤装置的使用状态示意图。

图5为图4中钻铤导向装置的结构示意图。

附图标记说明：

钻铤1

桨叶安装座2

套筒21

第一安装板22

第二安装板23

第三安装板24

桨叶3

第一叶片31

第二叶片32

第三叶片33

第四叶片34

第二安装孔35

套管张力器存储单元4

钻铤导向装置5

钻铤导向座51

导向套52

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

如图1所示，本发明的一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，包括钻铤1，钻铤1的下端固定安装有桨叶安装座2，桨叶安装座2上可拆卸式固定安装有若干个桨叶3。

如图4和图5所示，钻铤装置在安装时，先将不带叶片的钻铤的叶片安装位置从钻台面下放至超过套管张力器存储单元4的底座，然后在套管张力器存储单元4下方将4个桨叶通过螺栓组装到钻铤的桨叶安装座2上的第一安装板22上，来实现钻铤装置的安装过程，在套管张力器存储单元4的底座结构上增加钻铤导向装置5，钻铤上端穿过导向套52与顶驱系统连接，然后使用安全卡瓦锁定钻铤导向座51，使得钻铤装置导向加强，防止钻铤1晃动过大导致设备损坏。使用时，钻铤1的下端伸入海水中，上端与顶驱系统连接，通过模拟将桨叶3转动时在海水中受到水的阻力当做钻铤1钻地时的阻力，由于桨叶3在海水中受到阻力，使得钻铤1的上端受到一个反作用力，通过传感器将反作用力传递到监控设备上可以模拟钻铤1在钻地时的顶驱扭矩、电力负荷等参数，避免顶驱系统在实际安装使用时与设计参数差别较大，降低作业成本和作业风险。

如图2所示，在本实施例中，桨叶安装座2包括套筒21以及周向固定在套筒21上的若干个桨叶安装部，套筒21固定套设在钻铤1的下端，桨叶安装部包括第一安装板22、第二安装板23、第三安装板24，第二安装板23和第三安装板24分别固定安装在第一安装板22同一面相对的两端，且第二安装板23和第三安装板24平行设置，第一安装板22上位于第二安装板23和第三安装板24之间的一端固定在套筒21上，第一安装板22上远离套筒21的另一端设有第一安装孔(图中未标)。

在本实施例中，将套筒21通过焊接等方式固定在钻铤1的下端，四个桨叶安装部均匀分布在套筒21的周向上，桨叶安装部的第一安装板22、第二安装板23、第三安装板24形成U形状，第二安装板23、第三安装板24可以起到加强第一安装板22的作用，防止第一安装板22受力过大发生断裂。

如图3所示，桨叶3包括第一叶片31、第二叶片32、第三叶片33、第四叶片34，第一叶片31的一端设有与桨叶安装座2的第一安装孔配合的第二安装孔35，第一叶片31远离第二安装孔35的一端设置有第二叶片32，第三叶片33和第四叶片34平行设置在第一叶片31上相对第二叶片32另一面的两侧。

第一叶片31、第三叶片33、第四叶片34形成U形状，可以模拟钻铤正转时钻地阻力，第二叶片32设在第一叶片31另一面上可以钻铤的回转阻力。

第一叶片31、第三叶片33和第四叶片34形成的开口方向与第一安装板22、第二安装板23和第三安装板24形成的开口方向的相反。

另外，可以根据不同的地理结构或土壤内的成分，选择桨叶安装座2的数量或桨叶3的数量。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，包括钻铤，其特征在于，所述钻铤的下端固定安装有桨叶安装座，所述桨叶安装座上可拆卸式固定安装有若干个桨叶；

所述桨叶安装座包括套筒以及周向固定在所述套筒上的若干个桨叶安装部，所述套筒固定套设在所述钻铤的下端，所述桨叶安装部包括第一安装板、第二安装板、第三安装板，所述第二安装板和所述第三安装板分别固定安装在所述第一安装板同一面相对的两端，且所述第二安装板和所述第三安装板平行设置，所述第一安装板上位于所述第二安装板和所述第三安装板之间的一端固定在所述套筒上，所述第一安装板上远离所述套筒的另一端设有第一安装孔；

所述桨叶包括第一叶片、第三叶片、第四叶片，所述第一叶片、所述第三叶片和第四叶片形成U形状，所述U形状的开口方向与所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板形成的开口方向的相反。

2.如权利要求1所述的顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，其特征在于，所述第一叶片的一端设有与所述桨叶安装座的第一安装孔配合的第二安装孔，所述第一叶片远离第二安装孔的一端设置有第二叶片，所述第三叶片和所述第四叶片平行设置在所述第一叶片上相对所述第二叶片另一面的两侧。

3.如权利要求1-2任一所述的顶驱系统负荷测试模拟用钻铤装置，其特征在于，所述桨叶安装座至少设有一个。

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