RU2770958C1 - Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines - Google Patents
Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770958C1 RU2770958C1 RU2021136434A RU2021136434A RU2770958C1 RU 2770958 C1 RU2770958 C1 RU 2770958C1 RU 2021136434 A RU2021136434 A RU 2021136434A RU 2021136434 A RU2021136434 A RU 2021136434A RU 2770958 C1 RU2770958 C1 RU 2770958C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- tank
- discharge line
- shaft
- pressure sensor
- Prior art date
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 16
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/02—Fluid rotary type drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/02—Adaptations for drilling wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для испытаний рабочих пар гидравлических забойных двигателей.The invention relates to the field of drilling oil and gas wells and can be used to test working pairs of hydraulic downhole motors.
Известен стенд для обкатки и испытаний гидравлических забойных двигателей (патент РФ № 2229581, опубл. 05.03.2003), включающий установочную базу с зажимными приспособлениями для закрепления корпуса гидравлического забойного двигателя и тормозным устройством в виде электромагнитного порошкового нагрузочного тормоза, емкость для приема энергетической жидкости и связанный с ней насос для подачи жидкости в гидравлическом забойном двигателе, не менее двух связанных с установочной базой самоустанавливающихся зажимных приспособлений.Known stand for running and testing hydraulic downhole motors (RF patent No. 2229581, publ. 03/05/2003), including the installation base with clamping devices for securing the body of the hydraulic downhole motor and a braking device in the form of an electromagnetic powder load brake, a container for receiving energy fluid and a pump associated with it for supplying fluid in a hydraulic downhole motor, at least two self-aligning clamping devices associated with the mounting base.
Недостатком конструкции данного стенда является то, что электромагнитный порошковый нагрузочный тормоз не обеспечивает точное позиционирование корпуса гидравлического забойного двигателя вследствие остаточной намагниченности в процессе испытания, что может снизить точность полученных результатов.The disadvantage of the design of this stand is that the electromagnetic powder load brake does not provide accurate positioning of the body of the hydraulic downhole motor due to residual magnetization during the test, which can reduce the accuracy of the results obtained.
Известен стенд РГУ нефти и газа им. Губкина для испытания малогабаритных ВЗД (Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых. Справочное пособие. Винтовые забойные двигатели, - М.: Недра, 1999 г., с. 222-224. URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-vintovye-zaboynye-dvigateli.pdf., дата обращения: 05.10.2021), включающий блок рабочих органов, электродвигатели постоянного и переменного тока, коробку передач, одновинтовой насос, бак, регуляторы напряжения, ременную передачу, электромагнитный порошковый тормоз, зажимы.Known stand of the Russian State University of Oil and Gas. Gubkin for testing small-sized PDM (D.F. Baldenko, F.D. Baldenko, A.N. Gnoevykh. Reference manual. Screw downhole motors, - M.: Nedra, 1999, p. 222-224. URL: https ://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-vintovye-zaboynye-dvigateli.pdf., Accessed: 10/05/2021), including a block of working bodies, DC and AC electric motors, a gearbox, a single-screw pump, a tank, regulators voltage, belt drive, electromagnetic powder brake, clamps.
Недостатком конструкции данного стенда является то, что блок рабочих органов смонтирован под углом к вертикальной стенке бака, следовательно, при высоких давлениях возможно изливание энергетической жидкости из бака.The disadvantage of the design of this stand is that the block of working bodies is mounted at an angle to the vertical wall of the tank, therefore, at high pressures, it is possible to pour out the energy liquid from the tank.
Известен универсальный испытательный стенд (патент РФ № 44385, опубл. 10.03.2005), включающий установочную базу, зажимные приспособления для закрепления гидравлического забойного двигателя, два тормоза, снабженные валами, тормозное дисковое устройство, емкость для приема энергетической жидкости, насос, датчик оборотов, отличающийся тем, что стенд снабжен приспособлением, контактирующим через датчик оборотов с гидравлическим забойным двигателем, состоящее из корпуса, вала и расположенного в нем элемента передачи вращения, на валу приспособления установлена муфта отключения с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала и фиксации на нем, редуктор, состоящий из вала, соединенного с помощью муфт отключения с валом приспособления и валами тормозов. A universal test stand is known (RF patent No. 44385, publ. 03/10/2005), including an installation base, clamping devices for fixing a hydraulic downhole motor, two brakes equipped with shafts, a brake disk device, a container for receiving energy fluid, a pump, a speed sensor, characterized in that the stand is equipped with a device that contacts the hydraulic downhole motor through the speed sensor, consisting of a body, a shaft and a rotation transmission element located in it, a shut-off clutch is installed on the device shaft with the possibility of translational movement along the shaft axis and fixation on it, a gearbox, consisting of a shaft connected by means of disconnection clutches to the attachment shaft and brake shafts.
Недостатком конструкции данного стенда является то, что использование приспособления, контактирующего через датчик оборотов с гидравлическим забойным двигателем, вносит ряд факторов, отрицательно влияющих на точность проводимых исследований. К ним относятся точность позиционирования приспособления относительно дискового тормоза, точность изготовления изделия, высокая погрешность математической модели расчета крутящего момента при использовании данного приспособления.The disadvantage of the design of this stand is that the use of a device that is in contact with the hydraulic downhole motor through the speed sensor introduces a number of factors that adversely affect the accuracy of the studies. These include the positioning accuracy of the fixture relative to the disc brake, the accuracy of the product, the high error of the mathematical model for calculating the torque when using this fixture.
Известен универсальный горизонтальный стенд ПФ ВНИИБТ для испытания и исследования рабочего процесса гидродвигателей (Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых. Справочное пособие. Винтовые забойные двигатели, - М.: Недра, 1999 г., с. 221-222. URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-vintovye-zaboynye-dvigateli.pdf., дата обращения: 05.10.2021), включающий электродвигатель-редуктор, шпиндель сальниковый, сальник, вертлюг, насос, тормоз, бак, шинно-пневматическую муфту, датчик тахометра, балансирные опоры, датчик моментомера, датчик давления, датчик расхода.Known universal horizontal stand PF VNIIBT for testing and research of the working process of hydraulic motors (D.F. Baldenko, F.D. Baldenko, A.N. Gnoevykh. Reference manual. Screw downhole motors, - M.: Nedra, 1999, p. 221-222. URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-vintovye-zaboynye-dvigateli.pdf., date of access: 10/05/2021), including an electric motor-reducer, stuffing box spindle, stuffing box, swivel, pump, brake, tank, tire-pneumatic clutch, tachometer sensor, balancing supports, torque sensor, pressure sensor, flow sensor.
Недостатком конструкции универсального горизонтального стенда ПФ ВНИИБТ является то, что шинно-пневматическая муфта, шпиндель сальниковый, электродвигатель-редуктор в совокупности обладают высоким моментом инерции вследствие разных кинематических характеристик, что влечет за собой искажение результатов испытаний.The disadvantage of the design of the universal horizontal stand PF VNIIBT is that the tire-pneumatic coupling, stuffing box spindle, electric motor-reducer together have a high moment of inertia due to different kinematic characteristics, which entails a distortion of the test results.
Известно устройство для испытания турбин турбобуров (патент СССР № 802495, опубл. 07.02.1981), принятое за прототип, включающее емкость, насос, корпус, вертикально расположенный блок рабочих органов, содержащих турбины и направляющие аппараты, вал и подшипники. Вал снабжен кожухом, а корпус трубчатой стойкой, установленной с радиальными зазорами в кольцевом пространстве между валом и кожухом на подшипниках, причем турбины установлены на кожухе, нижний торец которого образует с корпусом кольцевое сопло.A device for testing turbodrill turbines is known (USSR patent No. 802495, publ. 02/07/1981), adopted as a prototype, including a container, a pump, a housing, a vertically located block of working bodies containing turbines and guide vanes, a shaft and bearings. The shaft is provided with a casing, and the casing is provided with a tubular stand mounted with radial gaps in the annular space between the shaft and the casing on bearings, and the turbines are mounted on the casing, the lower end of which forms an annular nozzle with the casing.
Недостатком конструкции данного устройства является то, что блок рабочих органов находится близко ко дну емкости, вследствие чего энергетическая жидкость, выходя под большим давлением из блока рабочих органов, будет изливаться из емкости с последующим понижением давления и общего объема жидкости в системе. The disadvantage of the design of this device is that the block of working bodies is close to the bottom of the tank, as a result of which the energy liquid, leaving the block of working bodies under high pressure, will pour out of the tank with a subsequent decrease in pressure and total volume of liquid in the system.
Техническим результатом является повышение эффективности бурения, точности измерений характеристик и расширение технологических возможностей для испытаний.The technical result is to increase the efficiency of drilling, the accuracy of measurements of characteristics and the expansion of technological capabilities for testing.
Технический результат достигается тем, что сверху на ёмкости выполнено отверстие, в которое установлен перемешиватель, на боковой поверхности - отверстие, в которое установлен электронагреватель, в нижней части боковых противоположных поверхностей – отверстия, в которые установлены линия сброса и всасывающая линии, на которых установлены шаровые краны, всасывающая линия соединена со входом насоса, а его выход соединен с нагнетательной линией, на которой последовательно установлены шаровой кран, электромагнитный расходомер, датчик давления и термометр, при этом нагнетательная линия соединена с байпасной линией и со входом испытательной камеры, в которой посредством подшипников установлена рабочая пара турбобура, она через вал соединена с тормозным устройством, на котором, установлены датчики виброускорения, крутящего момента и частоты вращения, выход испытательной камеры соединен с возвратной линией, на которой установлен с возможностью съема датчик давления.The technical result is achieved by the fact that on top of the tank there is a hole into which the mixer is installed, on the side surface - a hole into which the electric heater is installed, in the lower part of the side opposite surfaces - holes into which the discharge line and suction lines are installed, on which ball valves are installed. valves, the suction line is connected to the inlet of the pump, and its outlet is connected to the discharge line, on which a ball valve, an electromagnetic flow meter, a pressure sensor and a thermometer are installed in series, while the discharge line is connected to the bypass line and to the inlet of the test chamber, in which, by means of bearings a working pair of a turbodrill is installed, it is connected through a shaft to a braking device, on which vibration acceleration, torque and speed sensors are installed, the output of the test chamber is connected to a return line, on which a pressure sensor is installed with the possibility of removal.
Устройство поясняется следующей фигурой:The device is illustrated by the following figure:
фиг. 1 – общая схема устройства, где:fig. 1 - general scheme of the device, where:
1 – бетонный фундамент;1 - concrete foundation;
2 – ёмкость;2 - capacity;
3 – перемешиватель;3 – mixer;
4 – электронагреватель;4 – electric heater;
5 – всасывающая линия;5 - suction line;
6 – линия сброса;6 - reset line;
7 – байпасная линия;7 - bypass line;
8 – шаровой кран;8 - ball valve;
9 – насос;9 - pump;
10 – нагнетательная линия;10 - injection line;
11 – электромагнитный расходомер;11 – electromagnetic flowmeter;
12 – датчик давления;12 - pressure sensor;
13 – термометр;13 - thermometer;
14 – испытательная камера;14 - test chamber;
15 – рабочая пара турбобура;15 – working pair of turbodrill;
16 – тормозное устройство;16 - braking device;
17 – датчик виброускорения;17 – vibration acceleration sensor;
18 – датчик крутящего момента и частоты вращения;18 - torque and speed sensor;
19 – возвратная линия.19 - return line.
Устройство экспериментального стенда (фиг. 1) включает бетонный фундамент 1, на котором при помощи анкерных соединений смонтирована ёмкость 2 выполненная, например, из стали. Сверху на ёмкости 2 выполнено отверстие, в которое установлен перемешиватель 3, а на боковой поверхности - отверстие, в которое установлен электронагреватель 4. В нижней части боковых противоположных поверхностей ёмкости 2, выполнены отверстия, в которые установлены с возможностью съема, всасывающая линия 5 и линия сброса 6, выполненные в виде бесшовных труб, с установленными на них шаровыми кранами 8. Байпасная линия 7 соединена с ёмкостью 2 через отверстие в её верхней части. Всасывающая линия 5 соединена со входом насоса 9, а его выход соединен с нагнетательной линией 10. На нагнетательной линии 10 установлены последовательно при помощи резьбовых соединений шаровой кран 8, электромагнитный расходомер 11, датчик давления 12 и термометр 13. Сверху к нагнетательной линии 10 установлена байпасная линия 7, соединенная с ней посредством переходного тройника (на чертеже не указан). Нагнетательная линия 10 соединена со входом испытательной камеры 14 и смонтирована при помощи замкового соединения. В испытательной камере 14 установлен, посредством подшипников, рабочий орган, в качестве которого используют рабочую пару турбобура 15, с возможностью замены на другие модификации. Рабочая пара турбобура 15 через вал соединена с тормозным устройством 16, на котором, при помощи резьбовых соединений, установлены датчик виброускорения 17, датчик крутящего момента и частоты вращения 18. Выход испытательной камеры 14 соединен с возвратной линией 19, выполненной в виде бесшовных труб, на ней установлен с возможностью съема датчик давления 12. Возвратная линия 19 соединена с технологической ёмкостью 2 через отверстие в её верхней части. The device of the experimental stand (Fig. 1) includes a
Устройство работает следующим образом. В ёмкости 2 с помощью перемешивателя 3 перед испытанием предварительно готовится необходимый объем технологической жидкости. Далее, посредством электронагревателя 4, технологическая жидкость нагревается до необходимой температуры. После начала работы электронагревателя 4 с помощью перемешивателя 3 обеспечивается равномерный нагрев технологической жидкости до заданной температуры. Затем открывается шаровой кран 8 всасывающей линии 5 с последующим заполнением технологической жидкостью пространства всасывающей линии 5 до насоса 9. После этого включается насос 9, при этом технологическая жидкость двигается по нагнетательной линии 10 и регистрируются показания электромагнитного расходомера 11, датчика давления 12 и термометра 13. Далее, технологическая жидкость поступает в испытательную камеру 14, где при ее взаимодействии с рабочей парой турбобура 15 кинетическая энергия потока жидкости переходит в кинетическую энергию вращения вала, которому препятствует тормозное устройство 16 путем создания тормозящего момента, при этом регистрируются показания с датчика виброускорения 17, датчика крутящего момента и частоты вращения 18. После прохождения через испытательную камеру 14 технологическая жидкость поступает в возвратную линию 19, с последующей регистрацией показаний с датчика давления 12. По возвратной линии 19 технологическая жидкость возвращается в технологическую ёмкость 2.The device works as follows. Before testing, the required volume of process liquid is preliminarily prepared in
В ходе проведения экспериментов моделируются различные технологические параметры работы стенда путем изменения реологических свойств технологической жидкости, ее температуры, посредством электронагревателей 4, и расхода, с помощью насоса 9.During the experiments, various technological parameters of the stand are simulated by changing the rheological properties of the process fluid, its temperature, using
После окончания эксперимента технологическая жидкость из ёмкости 2 сливается через линию сброса 6, посредством открытия шарового крана 8, в систему утилизации (на чертеже не указана). Затем ёмкость 2 наполняется технической водой, после чего, посредством включения насоса 9, осуществляется промывка системы от остатков технологической жидкости.After the end of the experiment, the process fluid from the
Применение заявленного устройства позволит расширить область проводимых измерений за счет установки электронагревателя технологической ёмкости, и рабочей пары турбобура через вал с тормозным устройством, датчиками виброускорения, крутящего момента и частоты вращения.The use of the claimed device will expand the area of measurements by installing an electric heater of the process tank, and a working pair of a turbodrill through a shaft with a brake device, vibration acceleration, torque and speed sensors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021136434A RU2770958C1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021136434A RU2770958C1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2770958C1 true RU2770958C1 (en) | 2022-04-25 |
Family
ID=81306365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021136434A RU2770958C1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2770958C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU802495A1 (en) * | 1979-01-02 | 1981-02-07 | Уфимский Нефтяной Институт | Turbodrill turbine testing device |
RU2229581C1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-05-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Bench for running in and testing turbodrills |
RU44385U1 (en) * | 2004-11-01 | 2005-03-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | UNIVERSAL TEST STAND |
CN110426195A (en) * | 2019-08-29 | 2019-11-08 | 奥瑞拓能源科技股份有限公司 | A kind of helicoid hydraulic motor hot environment simulator |
US20190368974A1 (en) * | 2016-03-21 | 2019-12-05 | Abaco Drilling Technologies, LLC | Stall simulator for pdm performance testing device |
-
2021
- 2021-12-10 RU RU2021136434A patent/RU2770958C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU802495A1 (en) * | 1979-01-02 | 1981-02-07 | Уфимский Нефтяной Институт | Turbodrill turbine testing device |
RU2229581C1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-05-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Bench for running in and testing turbodrills |
RU44385U1 (en) * | 2004-11-01 | 2005-03-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | UNIVERSAL TEST STAND |
US20190368974A1 (en) * | 2016-03-21 | 2019-12-05 | Abaco Drilling Technologies, LLC | Stall simulator for pdm performance testing device |
CN110426195A (en) * | 2019-08-29 | 2019-11-08 | 奥瑞拓能源科技股份有限公司 | A kind of helicoid hydraulic motor hot environment simulator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Балденко Д.Ф. и др., Справочное пособие. Винтовые забойные двигатели, - М.: Недра, 1999 г., с. 222-224. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2795584A1 (en) | An impingement jet test rig for measurements of erosion-corrosion of metals | |
CN106771094B (en) | A kind of gelled crude compression system safety testing device and method based on hermetically sealed method | |
Mansour et al. | Experimental study of two-phase air/water flow in a centrifugal pump working with a closed or a semi-open impeller | |
CN102879177A (en) | Hydro-viscous drive characteristic testing system | |
RU2770958C1 (en) | Test bench for working pairs of hydraulic downhole engines | |
CN108708709B (en) | The device and method of pit shaft inner ring film thickness where measuring vortex drainage gas production tool | |
CN111678827A (en) | Erosion and corrosion interaction wear simulation test device | |
CN112814662B (en) | Stratum fracture leaking stoppage simulation device and system | |
CN110426195A (en) | A kind of helicoid hydraulic motor hot environment simulator | |
CN107489609B (en) | Vertical gap flow dynamic characteristic coefficient testing device | |
CN105179668A (en) | Motor-driven gear churning power loss measuring device | |
CN105628600A (en) | Experiment apparatus and experiment method for evaluating lubricating performance of deep well drilling fluid | |
CN109490127A (en) | A kind of hydrodynamic lubrication annulus frictional wear experimental device and measurement method | |
RU2333389C1 (en) | Screw pump test bed | |
RU2460055C1 (en) | Test bench for hydraulic downhole motors | |
RU2172868C1 (en) | Screw-type pump test stand | |
RU2682778C1 (en) | Stand for testing screw pumps | |
Shang | Application research on testing efficiency of main drainage pump in coal mine using thermodynamic theories | |
RU2781682C1 (en) | Stand for testing downhole equipment with imitation of real conditions | |
RU2494363C2 (en) | Method of hydroabrasive tests of immersible pumps and stand for its implementation | |
RU2413928C1 (en) | Test bench for hudraulic downhole motor | |
CN108168837B (en) | Device and method for testing liquid flow resistance of sucker rod centralizer | |
Chang et al. | Experimental Study on Gas–Liquid Performance and Prediction of Shaft Power and Efficiency by Dimensionless Coefficients in a Multistage Electrical Submersible Pump | |
RU2140573C1 (en) | Pump dynamic test stand | |
RU2084828C1 (en) | Turbine flowmeter |