[发明专利]一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：包括水平板（19），所述水平板（19）的一端铰接有固定底板（1），所述水平板（19）上设有滑槽（9），所述滑槽（9）中滑动连接有两组提升装置，所述提升装置的上方连接在固定底板（1）的底部；所述固定底板（1）的两端分别安装有驱动电机（2）和加压电机（7），所述驱动电机（2）和加压电机（7）上连接有钢绳（15）；所述驱动电机（2）上连接有模拟钻柱（3），所述模拟钻柱（3）的末端连接有钻头（5），所述固定底板（1）上还安装有岩样夹持器（6）和模拟井壁（4），所述模拟钻柱（3）位于模拟井壁（4）中，所述岩样夹持器（6）位于加压电机（7）和钻头（5）之间；所述模拟钻柱（3）的外壁上设有应变片（16），所述应变片（16）与动态应变仪（13）电连接，所述动态应变仪（13）与电脑（14）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：所述提升装置包括轨道滑板（11），所述轨道滑板（11）的下部安装有滑动轮（10），所述轨道滑板（11）的上部铰接有电动液压推杆（12）。

3.根据权利要求2所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：所述轨道滑板（11）通过滑动轮（10）滑动连接在滑槽（9）上，所述电动液压推杆（12）的上部连接固定底板（1）的底部。

4.根据权利要求1所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：还包括圆柱销（20），所述滑槽（9）两侧间隔开设有圆孔，所述圆孔的尺寸与圆柱销（20）的尺寸匹配。

5.根据权利要求1所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：所述模拟钻柱（3）的外壁沿周向90°均匀布设应变片（16）。

6.根据权利要求1所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置，其特征在于：所述固定底板（1）上设有固定座（18），所述固定座（18）的上端通过螺栓（17）连接模拟井壁（4）。

7.利用权利要求1-6任意一项所述的一种下部钻具组合动力学特性模拟实验装置进行实验的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将预制岩样安装在岩样夹持器（6）上；

S2：启动加压电机（7），调节模拟钻柱（3）钻压；

S3：设定驱动电机（2）钻速并启动；

S4：应变片（16）采集实验数据并将实验数据传到动态应变仪（13）后再传到电脑（14）；

S5：电脑（14）处理实验数据，通过模态分析法得到各个点的位移、振幅，得到模拟钻柱（3）直观的振动、变形图像和数据。