CN204330553U - 测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置，包括：支撑架；井筒，与支撑架连接，包含上盖，所述上盖上设有钻井液处理剂的注入口；带驱动的钻具，其中钻具与井筒的上盖转动连接；搅拌机构，包含搅拌桨，所述搅拌桨位于井筒内且可在所述井筒内进行搅拌；滑块组件，其与钻具实现滑动配合；和控制与测试组件，对各运动部件的参数进行控制和测量。该装置能连续和方便地测量向钻井液中添加不同种类和/或不同量的润滑剂以及判断加入不同种类和/或不同量的润滑剂时钻井液的润滑性能的优劣。

Description

测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种评价钻井液中添加不同的润滑剂后其润滑性能的实验装置，具体涉及一种测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置。

背景技术

在钻井作业过程中，钻杆与井壁、套管之间均会产生摩擦。这必然会引起钻进扭矩和起下钻摩阻的增大，给井下安全的保障和施工效率的提高带来影响。在钻井液中加入润滑剂是改善润滑性能的主要方法。因此，在进行钻井液设计时，需要充分考虑润滑剂在改善钻井液润滑性中的作用，尤其是掌握润滑剂的用量对钻井液的润滑性能的影响对于现场钻井施工有很大的意义。

但现有设备一般只能测定一定含量的某种润滑剂对钻井液的作用。若更换另一种另一种润滑剂或采用不同量的润滑剂时，需要将设备和仪器重新清洗并校正，清洗和校正的过程费时和费事。例如，常用的用于测定钻井液润滑系数的EP极压润滑仪和DLA型钻井液润滑仪均属于此类。

因此，需要一种能连续和方便地测量添加不同的润滑剂和/或改变润滑剂的用量时钻井液的润滑性能的装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置，其能连续和方便地测量向钻井液中添加不同种类和/或不同量的润滑剂以及判断加入不同种类和/或不同量的润滑剂时钻井液的润滑性能的优劣。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置，包括：

支撑架；

井筒，与支撑架连接，包含上盖，所述上盖上设有钻井液处理剂的注入口；

带驱动的钻具，其中钻具与井筒的上盖转动连接；

搅拌机构，包含搅拌桨，所述搅拌桨位于井筒内且可在所述井筒内进行搅拌；

滑块组件，其与钻具实现滑动配合；和

控制与测试组件，对各运动部件的参数进行控制和测量。

与现有技术相比，本实用新型的测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置具有以下优点。通过支撑架、井筒、钻具和滑块组件能模拟钻具的井下钻进过程。经注入口可以对井筒内添加不同的润滑剂或注入不同用量的润滑剂，由于有搅拌机构的存在，加入的不同种类润滑剂或注入不同用量的润滑剂能与井筒内先加入的钻井液混合均匀。根据控制与测试组件中的测试部件能够得到加入不同的润滑剂或注入不同用量的润滑剂后的钻井液的润滑性能是变好还是变差了，由此可判断不同种类润滑剂或不同用量的润滑剂对钻井液的润滑性能的影响。由于主要进行的是定性分析和比较润滑剂的润滑性能的优劣，因此，不需要进行清洗和重新校正，从注入口注入不同润滑剂后就能通过控制与测试组件连续和方便地测量得到向钻井液中添加不同的润滑剂和/或改变润滑剂的用量后钻井液的润滑性能的优劣，从而为现场钻井时润滑液的调整提供数据支持。

在一个实施例中，所述滑块组件包括滑块和调节滑块进入井筒内的深度的伸缩调节器；其中：

滑块的轴线垂直于井筒的轴线设置，且滑块的前端设有穿过井筒与井筒内的钻具的外表面滑动配合的月牙面。该滑块的前端的月牙面与井筒的外表面配合，模拟钻具与套管之间的摩擦。伸缩调节器可调节滑块抵在钻具上的松紧程度从而调节滑块与钻具之间的贴靠力。

在一个优选的实施例中，所述伸缩调节器还连接有用于控制伸缩调节器的伸缩大小的伸缩控制器。例如，伸缩调节器采用液压缸，液压缸的自由端连接滑块，通过液压缸的伸缩来控制滑块进入井筒内作用在钻具上的贴靠力大小。伸缩控制器例如可以采用普通的电控制器，只要能控制液压缸的伸缩量的大小即可。伸缩控制器也可以是通过液压缸的伸缩量转化计算后的控制器，例如可以直接输入贴靠力的大小就能直接转化为液压缸的伸缩量。通过伸缩控制器可控制作用在钻具上的贴靠力的大小。

在一个实施例中，所述支撑架包括底座、侧柱和支架，所述侧柱的下端与底座固定连接，所述侧柱的上端通过高度调节件与支架固定连接。该高度调节件可以调节支架在侧柱的高度。

在一个实施例中，所述搅拌机构包括搅拌电机和搅拌桨，其中：搅拌电机设在支撑架的底座上并用于驱动搅拌桨，搅拌桨设在井筒内，并与搅拌电机的输出轴连接。搅拌电机带动搅拌桨对井筒内的润滑剂进行搅拌，使得润滑剂与钻井液混合均匀。

在一个优选的实施例中，所述井筒的底面通过立架或多根立柱连接到支撑架的底座上，所述搅拌电机位于井筒底面下方。节省空间，使搅拌电机与搅拌桨的连接更方便。

在一个实施例中，所述带驱动的钻具的一端位于井筒内，其另一端经井筒盖隔离在井筒外，位于井筒外的一端经连接轴与旋转电机连接。

在一个优选的实施例中，所述旋转电机输出轴朝向式固定在支架上。旋转电机的这种布置有利于与钻具的连接。

在一个实施例中，所述井筒的润滑剂的注入口经管路连接有用于存放钻井液处理剂的存储容器，所述存储容器连接有平流泵。通过平流泵将存储容器内的钻井液处理剂压入井筒内。

在一个实施例中，所述控制与测试组件包括与搅拌电机电连接的搅拌速度控制器、与钻具连接的扭矩记录仪以及与旋转电机电连接的转速控制器，所述搅拌速度控制器、扭矩记录仪、转速控制器和平流泵均电连接到控制显示台。将测试部件均连接到控制显示台上，通过控制显示台就能显示和记录所有的数据。这样的结构实现了自动化控制，因此，一个人就能进行测试实验并得到测试结果，操作方便，测试实验强度低。

附图说明

图1所示是本实用新型的测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置的一种具体实施例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示为本实用新型的测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置的一种具体实施例。在该实施例中，该装置主要包括支撑架、井筒5、钻具8、对井筒5内的钻井液进行搅拌的搅拌机构、模拟套筒的滑块组件和对运动部件进行控制和测试的控制与测试组件。其中，支撑架主要由底座1、侧柱2和支架3构成。侧柱2的下端与底座1固定连接，侧柱2的上端通过高度调节件与支架3连接。在一个优选的实施例中，该高度调节件为高度调节螺栓，其拧紧在侧柱2上时，将支架3固定连接到侧柱2上。当该高度调节螺栓拧松时，可使支架3沿侧柱2上下移动。另外，井筒5的底面通过立架4或多根立柱与底座1固定连接。

在一个优选的实施例中，搅拌机构主要包括设在井筒5内的搅拌桨12和设在井筒5的底面下方的搅拌电机13，搅拌电机13通过搅拌轴与搅拌桨12的底面连接从而驱动搅拌桨12。搅拌电机13固定在底座1上。

在一个实施例中，滑块组件主要包括用于模拟套管的滑块15和调节滑块15进入井筒5内的深度的伸缩调节器16。其中，井筒5纵向设置，滑块15水平设置，滑块15的轴线垂直于井筒5的轴线。另外，为了模拟钻具8与套管之间的摩擦，滑块15的前端设有与钻具8的外表面相配合的月牙面。优选地，在工作时，滑块15位于井筒5内的钻井液下。为了防止井筒5内的钻井液从滑块15与井筒5的连接处泄漏，在该连接处设有密封件18。

在一个优选的实施例中，伸缩调节器16例如可采用液压缸。为了对伸缩调节器16进行控制，在伸缩调节器16上电连接有伸缩控制器17。该伸缩控制器17可控制伸缩调节器16(例如液压缸)的伸出量。伸缩控制器17通过伸缩调节器16的伸出量从而控制滑块15作用在钻具8的贴靠力或压力大小。

在图1所示的实施例中，井筒5的上端通过密封圈7连接有井筒盖6，钻具8被井筒盖6分成两部分，钻具8有一部分位于井筒5内，钻具8的另一部分隔离在井筒5外，位于井筒5外的钻具8的端部经连接轴9与旋转电机10的输出轴连接。在一个优选的实施例中，旋转电机10固定在支架3上且输出轴朝下设置。在旋转电机10的带动下，钻具8转动并与滑块15之间产生摩擦。

在一个实施例中，在钻具8位于井筒5外部的那部分上连接有扭矩传感器19。扭矩传感器19又连接有扭矩记录仪20。通过该扭矩记录仪20的数据大小，可以知道钻具8转动时的扭矩的大小，在其它的运动部件的参数都相同的情况下，例如，旋转电机10的转速不变，搅拌电机13的搅拌速度相同，滑块15与钻具8之间的贴靠力不变的情况下，输出扭矩大的润滑剂的润滑性能差，输出扭矩小的润滑剂的润滑性能较好。

在一个实施例中，井筒5的润滑剂的注入口21经管路连接有用于存放钻井液处理剂(例如润滑剂)的存储容器22。为了方便地将储存容器22内的润滑剂压入井筒5内，存储容器22连接有平流泵23。在一个优选的实施例中，存储容器22带有刻度，以记录润滑剂的量。

在一个实施例中，控制与测试组件除了伸缩控制器17、平流泵23、用于控制旋转电机10的转速的转速控制器11以及记录钻具8的扭矩大小的扭矩记录仪20外，还包括用于控制搅拌电机13的搅拌速度控制器14。

在一个优选的实施例中，为了方便监控，将伸缩控制器17、搅拌速度控制器14、扭矩记录仪20、转速控制器11以及平流泵23均电连接到控制显示台24。这样，就能实现一个人、一台机器就能监控所有的运动部件的参数。

在本发明的实施例中，在钻具8与滑块15之间的贴靠力以及钻具8的转速恒定的情况下，通过比较扭矩记录仪20的数据就能简单地判断不同量的润滑剂或不同种类的润滑剂对钻井液的润滑性能的影响大小以及润滑剂的润滑性能的优劣。一般来说，扭矩记录仪20的数据较小时加入的润滑剂的润滑性能更优。

虽然已经结合具体实施例对本实用新型进行了描述，然而可以理解，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本实用新型的范围内。本实用新型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 (10)

1.一种测试钻井液润滑剂的润滑性能的装置，其特征在于，包括：

支撑架；

井筒，与支撑架连接，包含上盖，所述上盖上设有钻井液处理剂的注入口；

带驱动的钻具，其中钻具与井筒的上盖转动连接；

搅拌机构，包含搅拌桨，所述搅拌桨位于井筒内且可在所述井筒内进行搅拌；

滑块组件，其与钻具实现滑动配合；和

控制与测试组件，对各运动部件的参数进行控制和测量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑块组件包括滑块和调节滑块进入井筒内的深度的伸缩调节器；其中：

滑块的轴线垂直于井筒的轴线设置，且滑块的前端设有穿过井筒与井筒内的钻具的外表面滑动配合的月牙面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伸缩调节器还连接有用于控制伸缩调节器的伸缩大小的伸缩控制器。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑架包括底座、侧柱和支架，所述侧柱的下端与底座固定连接，所述侧柱的上端通过高度调节件与支架固定连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述搅拌机构包括搅拌电机和搅拌桨，其中：搅拌电机设在支撑架的底座上并用于驱动搅拌桨，搅拌桨设在井筒内，并与搅拌电机的输出轴连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述井筒的底面通过立架或多根立柱连接到支撑架的底座上，所述搅拌电机位于井筒底面下方。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述带驱动的钻具的一端位于井筒内，其另一端经井筒盖隔离在井筒外，位于井筒外的一端经连接轴与旋转电机连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述旋转电机输出轴朝向式固定在支架上。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述井筒的润滑剂的注入口经管路连接有用于存放钻井液处理剂的存储容器，所述存储容器连接有平流泵。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制与测试组件包括与搅拌电机电连接的搅拌速度控制器、与钻具连接的扭矩记录仪以及与旋转电机电连接的转速控制器，所述搅拌速度控制器、扭矩记录仪、转速控制器和平流泵均电连接到控制显示台。