[发明专利]旋冲螺杆冲击机构的性能测试装置

说明书

本申请公开了一种旋冲螺杆机构的性能测试装置及性能测试方法，其中，装置包括：转动驱动组件；主动轴，与转动驱动组件传动连接；扭矩传感器，连接于转动驱动组件和主动轴之间，用于检测主动轴的扭矩；第一凸轮组件，沿主动轴的轴向移动地设置于主动轴的一端，并与主动轴周向限位配合，第一凸轮组件的一端端面设置有沿圆周方向交替凸起和凹陷的第一凹凸面；弹性件，一端相对主动轴静止，另一端作用于第一凸轮组件；冲击力检测组件，相对主动轴的轴向静止，其设置有与第一凹凸面相对转动抵接配合的第二凹凸面，冲击力检测组件用于检测第一凸轮组件的冲击力和冲击频率。该性能测试装置能够方便真实地模拟旋冲螺杆机构内部冲击机构的工作状态。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻探工程技术领域，特别涉及一种旋冲螺杆冲击机构的性能测试装置。本发明还涉及一种旋冲螺杆冲击机构的性能测试方法。

背景技术

在油气钻井领域中，随着井深不断增加，井底压持效应越明显，岩石可钻性级值和破岩难度也不断增大。近年来，研究人员发现在保证现有常规螺杆钻具输出能量不变的条件下，额外增加轴向冲击力，可以对岩石产生大面积的体积破碎，并促进岩石裂缝扩展，加速动态损伤，有助于钻头更好钻入地层，提高破岩效率。

在这背景下，旋冲螺杆应运而生，它同时具备了常规螺杆马达的大扭矩高转速功能和液动锤高频冲击功能。通过对旋冲螺杆钻具应用效果进行分析发现，旋冲螺杆在不同岩性的地层中破岩效率差异较大，提速效果不稳定、时好时坏。归根结底还是因为对旋冲螺杆冲击机构的工作特性认识不清楚，导致与钻头及地层岩性的匹配性不好。

因此，如何对旋冲螺杆冲击机构的工作性能进行测试，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋冲螺杆冲击机构的性能测试装置，以方便真实地对旋冲螺杆冲击机构的工作特性进行测试。

有鉴于此，本发明的另一个目的在于提供一种应用该旋冲螺杆冲击机构的性能测试装置的性能测试方法，以方便真实地对旋冲螺杆冲击机构的工作特性进行测试。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种旋冲螺杆机构的性能测试装置，包括：

转动驱动组件；

主动轴，与所述转动驱动组件传动连接；

扭矩传感器，连接于所述转动驱动组件和所述主动轴之间，用于检测所述主动轴的扭矩；

第一凸轮组件，沿所述主动轴的轴向移动地设置于所述主动轴的一端，所述第一凸轮组件与所述主动轴周向限位配合，所述第一凸轮组件的一端端面设置有沿圆周方向交替凸起和凹陷的第一凹凸面；

弹性件，所述弹性件的一端相对所述主动轴静止，所述弹性件的另一端作用于所述第一凸轮组件；

冲击力检测组件，所述冲击力检测组件相对所述主动轴的轴向静止，所述冲击力检测组件设置有与所述第一凹凸面相对转动抵接配合的第二凹凸面，所述冲击力检测组件用于检测所述第一凸轮组件的冲击力和冲击频率。

优选地，在上述的旋冲螺杆机构的性能测试装置中，还包括弹力调节机构，所述弹力调节机构与所述弹性件的远离所述第一凸轮组件的一端连接，用于调节所述弹性件的压缩量。

优选地，在上述的旋冲螺杆机构的性能测试装置中，所述弹力调节机构包括：

固定板，所述固定板相对所述主动轴轴向静止，所述固定板设置有螺纹孔；

调节丝杠，所述调节丝杠平行于所述主动轴，且所述调节丝杠与所述螺纹孔配合连接；

调节板，固定于所述调节丝杠的一端，所述弹性件的远离所述第一凸轮组件的一端作用于所述调节板。