[发明专利]一种用于测量模拟钻井中钻头侧向力及轴向力的装置

摘要

本发明涉及一种用于测量实验室模拟钻井过程中钻头轴向力及侧向力的装置。该测力装置包括密封筒、模拟钻铤、弹性测力片、模拟钻头、弹性片紧固螺栓、六面形安装底座、拉压传感器、固定端底座；密封筒后端通过固定端底座密封；六面形安装底座前端为正六棱柱体、后端为圆柱体，正六棱柱体的中部开设有凹槽；拉压传感器的前端与安装底座通过链接螺栓连接成整体；拉压传感器的后端通过螺栓与固定端底座连接；六面形安装底座的每个面上设有弹性片；在弹性片两面上粘贴应变片，模拟钻铤与模拟钻头固定连接。本发明能得到足够精确的模拟底部钻具组合的井斜力和方位力大小和方向，更加真实的模拟了钻井环境，提高了底部钻具组合动力学特性的研究水平。

主权项

一种用于测量模拟井底钻头受到的轴向力和侧向力的测力装置，包括：密封筒、模拟钻铤、弹性测力片、模拟钻头、弹性测力片紧固螺栓、六面形安装底座、拉压传感器、拉压传感器与六面形安装底座连接螺栓、固定端底座、拉压传感器与固定端底座连接螺栓；其特征在于：密封筒后端通过固定端底座密封；六面形安装底座前端为正六棱柱体、后端为圆柱体，正六棱柱体的中部开设有凹槽；拉压传感器的前端与六面形安装底座通过连接螺栓连接成整体；拉压传感器的后端通过螺栓与固定端底座连接；六面形安装底座的每个面上设有一个弹性测力片，每个弹性测力片通过两个紧固螺栓固定在六面形安装底座侧面上，形成60度分布的六面形的测力环，测力环的内切圆内径等于或小于模拟钻头的直径；在弹性测力片两面上位于正六棱柱体的凹槽位置粘贴专用应变片，以构成半桥连接的应变式测力传感器，测量数据传输线路从密封筒表面的开孔引出；模拟钻铤与模拟钻头固定连接；密封筒为前端直径小后端直径大的圆筒；密封筒后端的内表面加工有内螺纹，固定端底座设有外螺纹，密封筒后端与固定端底座螺纹连接；模拟井筒的外径与密封筒的前端外径相同，模拟井筒、密封筒的前端通过密封接头与相连；密封接头分两层，内层为橡胶，外层为金属；需在密封筒上开孔，孔与线缆之间通过环氧树脂密封；弹性测力片与钻头在初始状态下接触；通过改变弹性测力片的厚度可以达到改变测力量程的效果，实现不同情况下的模拟实验。