[发明专利]一种电动钻具工况模拟试验平台

说明书

本发明涉及一种电动钻具工况模拟试验平台，属于试验机领域。包括负载电机、齿轮箱、扭矩传感器、前端过渡腔、环境腔法兰管、后端固定部件、浮动支撑组件；环境腔法兰管组成试验环境腔，环境腔中充满高温高压的水，模拟钻具电机实际工作环境，钻具电机试样横卧在试验环境腔中，由浮动支撑组件支撑，负载电机通过齿轮箱为钻具电机试样提供模拟负载，并发电提供给系统，本发明用于模拟石油井下高温环境，测试电动钻具的电性参数，在运行时可以多环境状态下模拟电动钻具的实际工况，并实时采集电动钻具试验系统的电压、电流、温度、转速、扭矩等数据信号，为电动钻具的优化设计提供了试验依据，节约能源。

技术领域

本发明属于试验机领域，尤其涉及一种电动钻具工况模拟试验平台。

背景技术

石油是生活中不可缺少的不可再生能源，在十三五期间随着工业的发展对石油的消耗将不断增加，随着浅层石油不断地减少，石油开采向更深的地下进行，石油钻井的环境更加恶劣，对石油钻进设备的性能要求越来越高。由于石油钻井设备要在地下几千米深的区域工作，很难对钻井设备在井下的工作状况进行测量分析，目前还没有能够真实模拟井下环境对石油钻井钻井设备进行性能测试，能否在真实的工作环境下对钻井设备进行性能测试对钻井设备的设计有正要的意义。

发明内容

本发明提供一种电动钻具工况模拟试验平台，能够模拟石油井下高温环境，测试电动钻具的电性参数，以解决目前存在的无法真实模拟井下环境对石油钻井钻井设备进行性能测试这一问题，为电动钻具的优化设计提供了试验依据。

本发明采取的技术方案是：由环境腔法兰管通过螺钉连接组成试验环境腔，浮动支撑组件通过螺钉固定在环境腔法兰管两端，电动钻具试样横卧在试验环境腔中，并通过浮动支撑组件支撑，环境腔法兰管通过螺钉连接在环境腔支架上，在环境腔法兰管连接处有防护罩Ⅰ，防护罩Ⅰ通过螺钉分别固定在铁垫板Ⅰ、铁地板Ⅱ、铁地板Ⅲ上，试验环境腔前端连接有前端过渡腔，电动钻具试样后端连接前端过渡腔，电动钻具试样前端通过螺纹连接钻具电机前端过渡轴，负载电机通过负载电机调整块与铁垫板Ⅰ连接，扭矩传感器通过扭矩传感器支架与铁垫板Ⅰ连接，负载电机通过膜片联轴器与齿轮箱连接，齿轮箱与凸缘法兰套Ⅰ通过键连接，凸缘法兰套Ⅰ凸缘法兰套Ⅱ通过螺钉连接，凸缘法兰套Ⅱ与扭矩传感器通过键连接，凸缘法兰套Ⅲ一端与扭矩传感器通过键连接，另一端与波纹管联轴器通过螺钉连接，波纹管联轴器与过渡轴连接，环境腔法兰管后端通过螺纹连接后端固定组件，防护罩Ⅱ罩在后端固定组件外部，环境腔法兰管上有进水口，在环境腔法兰管上安装有安全阀，并采用石墨垫片进行密封，环境腔法兰管出水口通过螺钉连接球阀，球阀通过螺钉连接排水法兰接头，排水法兰接头通过软管连接排水管组件。

所述的环境腔法兰管包括管法兰Ⅰ、排水法兰、钢管、管法兰Ⅱ，管法兰Ⅰ、管法兰Ⅱ分别与钢管焊接连接，为保证管法兰Ⅰ、管法兰Ⅱ、钢管焊接后能够同轴，在管法兰Ⅰ、管法兰Ⅱ、钢管连接部位加工有导向直口；试验环境腔是由环境腔法兰管收尾通过螺钉连接组装而成，在两个环境腔法兰管连接处通过O型圈Ⅲ进行密封，在管法兰Ⅰ、管法兰Ⅱ上开有螺纹孔，用于安装温度传感器和压力传感器，环境腔法兰管下端焊接有排水法兰，在试验结束后，环境腔法兰管中的水能够通过排水法兰排出。

所述的前端过渡腔包括O型圈Ⅰ、前端密封套、O型圈Ⅱ、冷却水接头、前端密封盖、O型圈Ⅲ、铜套、外锥套、内锥套、过渡腔法兰管，电动钻具试样前端穿过前端过渡腔，内锥套与电动钻具试样外表面接触，通过与外锥套的楔面胀紧将电动钻具试样抱紧，外锥套的外表面与铜套内表面接触，外锥套能够在铜套内转动，在前端过渡腔两端分别有铜套、外锥套、内锥套，铜套通过螺钉固定在过渡腔法兰管上，过渡腔法兰管一端通过螺钉与环境腔法兰管连接，并通过O型圈Ⅲ进行密封，前端密封盖与过渡腔法兰管另一端通过螺钉连接，其连接部位有O型圈Ⅲ进行密封，前端密封盖与电动钻具试样间采用O型圈Ⅰ进行密封，在前端密封盖端部有两个冷却水接头，下端为冷却水进口，上端为冷却水出口，前端密封套通过螺钉与前端密封盖连接，其与前端密封盖接触面采用O型圈Ⅱ进行密封，其与电动钻具试样间采用O型圈Ⅰ进行密封，在过渡腔法兰管下端焊接排水法兰。