[实用新型]一种石油井下动力钻具物理性能测试模拟机台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油井下动力钻具物理性能测试模拟试验机台；属石油井下动力试验装置技术领域。

背景技术

石油井下动力钻具的物理性能是评价井下动力钻具整机性能的一个重要指标，而目前对于石油井下动力钻具的物理性能的测试，主要是根据现场作业的工作数据来得到；其测试成本高且测试难度大，在测试过程中，只能满足某一种型号或某一种类的井下动力钻具的物理性能测试，不能研究造斜井时倾斜角度与其物理性能之间的关系，严重浪费了设备资源。为降低试验成本，满足试验的多样性及确保井下动力钻具工作的高效性，需要综合研究石油井下动力钻具的多样性及井下动力钻具工作过程复杂性等情况，弄清井下动力钻具转速-扭矩、转速-输出功率、转速-压力降、转速-效率等物理特性，以及井下工具倾斜角度与其物理特性之间工作关系，为设计制造新型高效的石油井下动力钻具提供测试数据，从而为我国的石油与天然气，尤其是非常规油气钻井提供有力支撑，以及为造斜井井身倾斜偏离情况提供指导作用。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种能模拟不同类型井下动力钻具以及其在不同倾斜角度下其工作特性、能够实现井下动力钻具转速-扭矩、转速-输出功率、转速-压力降、转速-效率等物理性能测试，同时能够实现各物理性能参数测试结果的可视化功能石油井下动力钻具物理性能测试模拟机台。

本实用新型的技术方案是：

一种石油井下动力钻具物理性能测试模拟试验机台，它由试验控制装置、底座、加载机构、传动机构、倾角变换架和井下动力钻具构成，其特征在于：底座上通过倾角变换架活动安装有井下动力钻具；倾角变换架前端的底座上装有传动机构，倾角变换架后端设置有绞盘，绞盘由绞盘绳通过定滑轮与井下动力钻具连接；传动机构一侧底座上装有加载机构，井下动力钻具通过传动机构与加载机构连接；所述的井下动力钻具下方一侧设置有循环水箱，循环水箱上方设置有分水器，分水器通过分水器连通管A与井下动力钻具连通，分水器通过分水器连通管B与循环水箱连通，循环水箱通过连通软管与井下动力钻具连通，所述的井下动力钻具、加载机构、倾角变换架分别与试验控制装置连接。

所述的连通软管上依次安装有入口压力传感器、出口流量传感器、入口流量传感器、安全阀、五缸柱塞泵、管道泵和电磁阀；入口压力传感器、出口流量传感器、入口流量传感器、安全阀、五缸柱塞泵、管道泵和电磁阀分别与试验控制装置连接。

所述的倾角变换架由对称设置的倾角支架构成，倾角支架呈扇形体，倾角支架上设置有内滑槽和外滑槽；与内滑槽和外滑槽对应的倾角支架内壁上设置有内侧固定板，内侧固定板上间隔设置有固定凹槽，倾角变换架上装有倾角传感器，用于检测井下动力钻具的工作角度。

所述的井下动力钻具由壳体、动力轴、上圆锥滚子轴承、下圆锥滚子轴承、上整流栅、下整流栅和涡轮构成，壳体内通过对称设置的上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承安装有动力轴；动力轴的一端延伸至壳体外端，上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承之间的壳体内通过衬套和压紧套装有涡轮；上圆锥滚子轴承一侧的壳体内装有上整流栅；下圆锥滚子轴承与涡轮之间的壳体内装有下整流栅。

所述的涡轮包括定子和转子；所述转子通过锁紧螺母和轴套进行压紧定位。

所述井下动力钻具的壳体上对称设置有连接栓，井下动力钻具通过连接栓与倾角支架的滑槽配合与倾角变换架滑动连接。

所述的传动机构由活动支座、固定支座、联轴器、大锥齿轮、小锥齿轮、圆柱滚子轴承、水平轴、圆锥滚子轴承和竖直轴构成，固定支座上通过圆柱滚子轴承安装有活动支座和水平轴，水平轴上固装有小锥齿轮，活动支座圆锥滚子轴承安装有竖直轴，竖直轴一端固装有大锥齿轮，大锥齿轮与小锥齿轮啮合连接，竖直轴另一端设置有联轴器，竖直轴通过联轴器与延伸至壳体外端的动力轴连接。

所述加载机构由磁粉制动器、联轴器和扭矩测试仪构成，磁粉制动器通过联轴器与扭矩测试仪连接；扭矩测试仪通过联轴器与水平轴连接。

本实用新型的优点如下：

该石油井下动力钻具物理性能测试模拟试验机台能够模拟不同类型的井下动力钻具在不同倾斜角度下的工作特性，能够实现井下动力钻具转速-扭矩、转速-输出功率、转速-压力降、转速-效率等物理性能测试，同时能够实现各物理性能参数测试结果的可视化等功能。通过了解不同类型的井下动力钻具的物理特性，从而为设计制造新型高效的石油井下动力钻具提供测试数据，以及为我国的石油与天然气，尤其是非常规油气钻井提供有力支撑。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；