CN111198058B - 推靠力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推靠力测试装置，属于钻井测试工具领域，包括测试台架；设置在所述测试台架上的工具内部流体通道，所述工具内部流体通道连接有柱塞泵；连接在所述工具内部流体通道下端的推靠装置，所述推靠装置构造成能将所述工具内部流体通道内的压力转化为水平方向上的推靠力；其中，所述内部流道模型和所述推靠力模拟装置上设置有若干压力传感器。本发明能够测试静态垂直钻井工具的推靠力，从而为设计工具内部流道及泄流孔提供依据。

Description

推靠力测试装置

技术领域

本发明涉及一种推靠力测试装置，属于钻井工具测试领域。

背景技术

推靠力的大小及作用方向是影响井下轨迹调整工具纠斜性能的重要因素，尤其对于静态推靠模式的自动垂直钻井工具来说，由于其推靠机构相对井眼保持静止或相对转动较为缓慢，因此只要保证此时位于高边的推靠块可正确伸出，且保持一定的侧向推靠力，就能保证工具持续纠斜。因此对于静态垂直钻井工具而言，除非井眼高低边变发生转变，否则推靠力的方向始终保持朝向高边方向，此时影响纠斜效果的因素主要在于推靠力大小。

对于垂直钻井工具而言，其推靠力产生的动力源是工具内过流液流所产生的内外压差，其压差的大小主要是通过工具内部流道设计，同时合理分配各处泄流孔径的大小，从而在推靠活塞两侧产生相应的压差，该压差作用在活塞上形成所需的推靠力。

当前在垂直钻井工具设计过程中，由于钻井工具内部流道通常包含细长孔、缩径及扩径等变径结构等会导致流体运动紊乱，压力突变明显，传统的理论流体计算往往无法有效地得到工具内部流体压力分布情况，因此在实际设计过程当中往往是根据经验设计其流道，或参考同类型产品的流道设计，在实际产品加工完成后再进行工具性能测试，如推靠力的测试，设计周期长，返工率高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种推靠力测试装置，能够测试静态垂直钻井工具或其他井下轨迹调整工具的推靠力，从而为设计工具内部流道结构及过流孔提供依据。

本发明的提出了一种推靠力测试装置，包括：

测试台架；

设置在所述测试台架上的工具内部流体通道，所述工具内部流体通道连接有柱塞泵；以及

连接在所述工具内部流体通道下端的推靠力模拟装置，所述推靠力模拟装置构造成能将所述工具内部流体通道内的流体转化为水平方向上的推靠力；

其中，所述工具内部流体通道和所述推靠力模拟装置上设置有若干压力传感器。

本发明的进一步改进在于，所述工具内部流体通道为管状结构，所述工具内部流体通道的上部通过进水转接口连接柱塞泵，其下部连接所述推靠力模拟装置。

本发明的进一步改进在于，所述推靠力模拟装置包括圆柱形的内部芯轴，以及设置在所述内部芯轴外的高压管；

其中，所述高压管连接有推靠活塞。

本发明的进一步改进在于，所述高压管的上端通过快插接头连接所述工具内部流体通道的底部。

本发明的进一步改进在于，所述高压管的下端设置在芯轴横截面沿周向均布的支管，所述支管的出口端连接所述推靠活塞。

本发明的进一步改进在于，所述推靠活塞上设置有塞堵式泄流口；所述塞堵式泄流口与推靠活塞和高压管之间的压力腔相连通。

本发明的进一步改进在于，所述高压管的数量为四个，均匀连接在所述内部芯轴的外壁上；相邻的两个推靠活塞的推靠方向相互垂直。

本发明的进一步改进在于，所述工具内部流体通道的上端和下端均设置有压力传感器，所述推靠活塞的外端面连接有压力传感器。

本发明的进一步改进在于，所述内部芯轴的底部设置有调控球阀，通过所述调控球阀控制所述工具内部流体通道的内外压差。

本发明的进一步改进在于，所述测试台架的顶部设置有吊耳。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所述的推靠力测试装置，能够测试本工具的推靠力，从而为设计工具内部流道及泄流孔提供依据。本发明所述装置将推靠力测试与系统内部压力分布相结合，通过监测系统内部压力分布，特别是推靠块活塞两侧压差进而得到推靠力的大小，并且通过更换不同孔径的塞堵和高压胶管，可测试在不同流道配合下工具内部压力分布情况及推靠力大小。本发明测试方法简单，可靠性高，操作方便，适用性好，不仅能够用于静态垂直钻井工具的推靠力测试，可用于其他同类工具与流体压力分布有关的性能测试。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的推靠力测试装置的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施方案的推靠力模拟装置的结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施方案的塞堵式泄流口的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、测试台架，2、工具内部流道结构，3、推靠力模拟装置，4、压力传感器，11、吊耳，21、进水转接口，31、内部芯轴，32、高压管，33、支管，34、快插接头，35、推靠活塞，36、塞堵式泄流口，37、调控球阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的推靠力测试装置。根据本发明的推靠力测试装置，能够测试静态垂直钻井工具或其他井下轨迹调整工具的推靠力，从而为设计工具内部流道结构及过流孔提供依据。

如图1所示，本实施例所述的推靠力测试装置，包括测试台架1。所述测试台架1为长方体形状(或圆柱状)的立式支撑架，用于在测试过程中支撑其他组件。所述测试台架1内设置有工具内部流体通道2，所述工具内部流体通道2用来模拟高压流体的过流通道，其上部连接有柱塞柱塞泵。所述工具内部流体通道2的下部设置有推靠力模拟装置3，所述推靠力模拟装置3用于模拟静态垂直钻井工具或其他井下轨迹调整工具在井下的推靠方式。所述内部芯轴能够将所述工具内部流体通道2内的压力转化为水平方向上的推靠力。在本实施例中，所述工具内部流体通道2和所述推靠力模拟装置上设置有若干压力传感器4。

在使用根据本实施例所述的推靠力测试装置时，所述工具内部流体通道2的上端连接柱塞泵，所述柱塞泵内将高压流体或其他流体泵送到工具内部流体通道2的内部。工具内部流体通道2内的压力增大，从而使推靠力模拟装置3根据工具内部流体通道2内的压力进行推靠。这时，所述压力传感器4测量工具内部流体通道推靠力模拟装置3推靠力。

在一个实施例中，所述工具内部流体通道2为圆筒形结构，其上、下两端高压流体密封。所述工具内部流体通道2的上部通过进水转接口21连接柱塞泵。所述工具内部流道的下部连接所述推靠力模拟装置，优选地，通过法兰密封相连。

在根据本实施例所述的推靠力测试装置中，工具内部流体通道2在设计过程中尽可能的1:1还原工具本身，但由于工具本身长度较大，在通过CFD(计算流体动力学)仿真之后，对其长度进行缩减，从而满足测试的便利性、经济性。

在一个优选的实施例中，所述推靠力模拟装置包括圆柱形的内部芯轴芯轴31，所述内部芯轴31的截面直径小于所述工具内部流体通道2的截面直径，并且内部芯轴工具内部流体通道(所述模拟芯轴31的上部贯穿所述工具内部流道结构2)。所述推靠力模拟装置还包括若干高压管32，所述高压管32的上部连接在所述工具内部流体通道2的底部，并且位于所述内部芯轴31的外壁上。其中，内部芯轴在本实施例中，所述高压管32的底端连接有推靠活塞35的活塞腔。

在根据本实施例所述的推靠力测试装置中，内部芯轴所述高压管32与所述工具内部流体通道2相连通，在所述工具内部流体通道2内压力增大时，所述高压管32会推动推靠活塞35进行推靠。

在一个实施例中，所述高压管32的上端通过快插接头34连接所述工具内部流体通道2的底部。所述快插接头34能够将所述高压管32和所述工具内部流体通道2快捷地密封相连。在本实施例中，所述高压管32可以选择不同的型号，根据测试实验的要求更换不同的型号，通过快插接头34能够快速的拆卸和组装高压管32，从而便于安装。

在根据本实施例所述的推靠力测试装置中，在实际工作中，工具内部流道中存在细长孔结构，在本实施例所述装置中采用快插接头34连接高压管32的方式代替，该设计一方面可避免加工细长孔，减少加工周期和成本，另一方面可根据更换不同管径的高压管32模拟不同孔径的过流长孔所造成的压力损耗，同时对工具内部压力分布的影响规律。

在一个实施例中，所述高压管32的下端设置有若干支管33，所述支管在芯轴横截面沿周向均布，优选地，所述支管33的数量为至少两个。其中，所述支管33与所述高压管32的主管垂直设置，高压管32的主管位于竖直方向，所述支管33位于水平方向。所述支管33的外端连接所述推靠活塞35。所述高压管为四个，支管沿90度间隔方向设置。

在根据本实施例所述的推靠力测试装置中，通过支管33连接所述推靠活塞35能够将竖直方向的压力转化为水平方向的推靠力，使推靠活塞35沿水平方向向外活动。所述支管33的数量至少为两个，其目的一方面是为了增强推靠的效果。

在一个实施例中，所述推靠活塞35上设置有塞堵式泄流口36。所述塞堵式泄流口36能够保持内部有一定的压力，当压力较大时能够将流体流出。所述塞堵式泄流口36与推靠活塞35与高压管32之间的压力腔相连通。在相同进水量情况下，通过安装不同孔径的塞堵式泄流口36，得到不同泄流孔径与进水口的组合，分析得到不同的流体压力分布，确定最优的进水口和泄流孔之间的匹配关系。

在一个实施例中，所述高压管32的数量为四个，均匀连接在所述内部芯轴31的外壁上。相邻的两个推靠活塞35的推靠方向相互垂直。在本实施例中，所述高压管32分成两组，两两相对。其中一组分别设置在内部芯轴的两侧，另一组设置在内部芯轴的与前一组垂直的两侧上。其中，两组高压管32的长度可以不同，使所述推靠活塞35的高度不同。

在一个优选的实施例中，所述工具内部流体通道2的上端设置有压力传感器4，用于测量工具内部流体通道2内部的流体的压力。所述工具内部流体通道2的下端也可以设置压力传感器4。各个所述推靠活塞35的外端面分别连接有压力传感器4。

在根据本实施例所述的推靠力测试装置中，通过压力传感器4能够测量工具内部流体通道2内的压力，通过分布在工具内部流体通道2上的水压力传感器4监测模型内部检测点的压力分布情况。在工具内部流体通道2连接的推靠活塞35处布置压力传感器4，可直接得到推靠力的大小，并与水压力传感器4得到的压力数据与活塞截面积的乘积相比对，从而验证推靠力测量结果的准确性。

在一个实施例中，所述内部芯轴31的底部设置有调控球阀37，通过所述调控球阀37控制所述工具内部流体通道2与外部之间的压力差。在工具内部流体通道2中的进水转接口21的进水量不变时，增加调节球阀的开度能够减小工具内部流体通道2内部的压力，减小调节球阀的开度能够增大工具内部流体通道2内部的压力。

在一个优选的实施例中，所述测试台架1为长方体形状的支撑架，其中，工具内部流体通道2的上部连接所述测试台架1的上部，工具内部流体通道2的下部连接所述测试台架1的中部。在本实施例中，所述测试台架1的顶部设置有吊耳11，便于吊装、移动和运输。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种推靠力测试装置，其特征在于，包括：

测试台架(1)；

设置在所述测试台架(1)上的工具内部流体通道(2)，所述工具内部流体通道(2)连接有柱塞泵；以及

连接在所述工具内部流体通道(2)下端的推靠力模拟装置(3)，所述推靠力模拟装置(3)构造成能将所述工具内部流体通道(2)内的流体转化为水平方向上的推靠力；所述推靠力模拟装置(3)包括圆柱形的内部芯轴(31)，以及设置在所述内部芯轴(31)外的高压管(32)；其中，所述高压管(32)连接有推靠活塞(35)；

所述高压管(32)的下端设置在芯轴横截面沿周向均布的支管(33)，所述支管(33)的出口端连接所述推靠活塞(35)；所述推靠活塞(35)上设置有塞堵式泄流口(36)；所述塞堵式泄流口(36)与推靠活塞和高压管之间的压力腔相连通；

其中，所述工具内部流体通道(2)和所述推靠力模拟装置上设置有若干压力传感器(4)。

2.根据权利要求1所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述工具内部流体通道(2)为管状结构，所述工具内部流体通道(2)的上部通过进水转接口(21)连接柱塞泵，其下部连接所述推靠力模拟装置。

3.根据权利要求2所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述高压管(32)的上端通过快插接头(34)连接所述工具内部流体通道(2)的底部。

4.根据权利要求2或3所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述高压管(32)的数量为四个，均匀连接在所述内部芯轴(31)的外壁上；相邻的两个推靠活塞(35)的推靠方向相互垂直。

5.根据权利要求4所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述工具内部流体通道(2)的上端和下端均设置有压力传感器(4)，所述推靠活塞(35)的外端面连接有压力传感器(4)。

6.根据权利要求5所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述内部芯轴(31)的底部设置有调控球阀(37)，通过所述调控球阀(37)控制所述工具内部流体通道(2)的内外压差。

7.根据权利要求6所述的推靠力测试装置，其特征在于，所述测试台架(1)的顶部设置有吊耳(11)。

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