[发明专利]钻孔动力学模拟测试系统

摘要

一种钻孔动力学模拟测试系统统，由钻进模拟与测试、数据采集与数据分析三部分构成，用于冲击、旋转、旋转‑冲击钻进过程的模拟，并实施材料冲击、旋转及旋转‑冲击作用下的动态特性测试。钻进模拟系统实现轴压、冲击速率、钻头转速、钻具扭矩、冲击能以及钻头与岩石摩擦系数、摩擦力、钻杆振动等参量的测量；材料动力学响应系统可在有压接触、无压接触、无压非接触下进行冲击、旋转、旋转‑冲击荷载下的材料强度、动摩擦等动力学响应测试。本发明可适于各种钻进系统以及各种阻抗材料在不同冲击和旋转速率下的钻进参数及材料动力学响应特性测试。

主权项

1.一种钻孔动力学模拟测试系统，其特征在于，该系统包括冲击、旋转以及旋转‑冲击钻进模拟与材料测试系统，数据采集系统和数据分析系统；所述钻进模拟与材料测试系统，由测试平台、加压机构、脉冲发生器、整形单元、撞击杆系、载样仓及旋转机构组成；系统测试平台是一水平刚性支架，直接固定安装在水平地面上；加压机构、脉冲发生器、动量陷波器、实验杆通过支架固定安装在系统平台上，脉冲整形器安装在实验杆的入射端；加压机构由滑块、水平导轨和加压推进油缸组成，水平固定安装在支架上，活塞杆输出端与 滑块固联，在水平活塞作用下对实验杆施加水平轴向压力，并沿导轨产生水平轴向位移；脉冲发生器由压力源、调压器、脉冲发射开关组成；整形单元由脉冲整形器、转换阀及动量陷波器组成，脉冲整形器、转换阀、动量陷波器、实验杆从左到右依次连接；撞击杆系由撞击杆、实验杆及钻头组成；压力源为压缩空气，由空气压缩机生成；载样仓用以承载试样，根据试样形状与规格，仓腔设计为圆柱形、棱柱形不同形状和尺寸；旋转机构由旋转电机、转速调节器及输出轴组成，输出轴与载样仓固联；所述数据采集系统，由压力传感器、测速传感器、转速传感器、应变传感器、数据转换盒、数字式动态应变仪和数据集成箱构成，将接收到的感测数据信号进行转换和数字集成；所述数据分析系统，将所述转换和数字集成的数据经数据接口及电缆传输到所述数据分析系统进行分析、输出和存储，并对钻进过程参数与材料的结构及动力学特性进行分析、评判、存储和输出。