岩石扭转冲击发生试验装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于石油钻采行业领域，具体的说是涉及石油钻采井下工具试验系统中的一种岩石扭转冲击发生试验装置。


背景技术：

[0002]
随着常规油气资源的快速消耗，深井超深井油气田的勘探开发难度加大、成本升高。为满足油气能源逐年递增的需求，各大油田通过研发新型井下工具来实现油气田开采的增产增效。石油天然气井下工具种类众多，市场用量巨大，但其共同点都是在几千米的井下工作，长期处于高温、高压的恶劣工作环境，工作过程中出现故障无法在井内维修，难以判断分析和确定故障原因，只能从几千米井中起出检修，浪费时间消耗成本降低生产效率，无形中提高油气田的开发成本。因此开展石油钻采井下工具和工艺的研发意义重大，产品和工艺研发与试验测试关系密切，试验装置的研究要走在前面，为产品和工艺研发提供强有力技术支撑。
[0003]
在国内石油钻采行业，井下工具和工艺技术与国外公司差距很大，国外公司对先进的井下工具只租不买实行技术封锁，要提高国内行业的技术水平，开发先进高效具有自主知识产权的井下工具产品，需要有先进可靠的试验测试手段配合。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型提供一种能产生扭转冲击载荷试验装置，该试验装置与原有多功能试验机的水龙头中心管相连接，可满足在室内试验室中钻井钻头在模拟试验井中钻进岩石施加附加扭转冲击载荷的试验需要，可真实模拟石油天然气钻头钻井中加装井下扭冲工具工作状况。
[0005]
本实用新型所采用的技术方案为：
[0006]
一种岩石扭转冲击发生试验装置，包括多功能试验机水龙头中心管，中心管接头顶部螺纹连接多功能试验机水龙头中心管，上端外部套装过孔式电刷滑环，下端和上接头连接，该上接头另一端和下接头螺纹连接；而下接头通过其外周套装的连接件和电缸底座连为一体，该连接件通过双键和下接头连接实现冲击扭矩载荷传递；所述电缸底座中心线上固接承载板；该承载板的两侧对称安装电动缸于电缸底座上，电动缸的冲击头冲击承载板；所述过孔式电刷滑环和电动缸连接传递动力电和控制信号。
[0007]
所述上接头与中心管接头连接采用卡扣结构，具体为：中心管接头下部外周的凸翼头插入上接头端面上相适配的圆弧缺口中，该圆弧缺口的底部加工有径向的环槽，中心管接头旋转使其凸翼头进入环槽内，此时向圆弧缺口中放入挡块并用销轴固定连接完成对中心管接头的定位连接。
[0008]
所述电动缸的冲击头上安装冲击力传感器，电动缸外壳和电缸冲击头之间加装位移传感器。
[0009]
本实用新型主要用于石油钻采井工具实验室，模拟井下扭转冲击工具连接在钻头
上部钻进岩石时工作状态，在原有多功能试验机双向水龙头中心管上连接安装本实用新型，其主要用途在于研究钻头在地层岩石中钻进时，加装井下扭转冲击工具对钻头钻进速度的影响，装置产生附加的冲击频率、冲击力等参数变化对钻头破碎不同种类地层岩石产生的效果，研究破碎岩石的规律，为新型井下扭转冲击工具优化设计、钻井工艺参数优选提供可靠理论支撑。
[0010]
本实用新型结构合理紧凑，能很好的模拟井下扭转冲击工具的工作特性和参数变化，满足石油钻井井下扭冲工具模拟试验的需要。
附图说明
[0011]
图1为本实用新型装置主视图;
[0012]
图2为图1中a-a剖示图；
[0013]
图3为图1中b-b剖示图。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0015]
参照图1、图2，一种岩石扭转冲击发生试验装置，包括多功能试验机水龙头中心管8，中心管接头2顶部螺纹连接多功能试验机水龙头中心管8，上端外部套装过孔式电刷滑环1，下端和上接头3连接，该上接头3另一端和下接头6螺纹连接；而下接头6通过其外周套装的连接件和电缸底座5连为一体，该连接件通过双键和下接头6连接实现扭矩载荷传递；所述电缸底座5中心线上固接承载板7；该承载板7的两侧对称安装电动缸4于电缸底座5上，电动缸的冲击头10交替冲击承载块7；所述过孔式电刷滑环1和电动缸4连接，而过孔式电刷滑环1上的动力电缆和测控信号线与外部电控测控系统连接。完成原多功能试验机中心管水龙头8带动钻头旋转钻进岩石时，施加附加扭转冲击载荷的目的。
[0016]
参照图3，所述上接头3与中心管接头2连接采用卡扣结构，具体为：中心管接头2下部外周的凸翼头插入上接头3端面上相适配的圆弧缺口中，该圆弧缺口的底部加工有径向的环槽，中心管接头2旋转一定角度（0-90）使其凸翼头进入环槽内，此时向圆弧缺口中放入挡块13推入环槽内，对准环槽下底面上圆孔插入销轴14固定挡块13防止中心管接头2下部凸翼头旋转传递滑出，保证可靠传递试验扭矩。此时上接头3和中心管接头2之间可传递旋转扭矩和拉/压载荷；拆卸时，反向旋转中心管接头2同样角度到达上接头3的圆弧缺口处上提可退出。
[0017]
所述电动缸的冲击头10上安装冲击力传感器11，电动缸4外壳和电动缸的冲击头10之间加装位移传感器12。加载时可达到技术指标为：冲击力0-1900n.m、频率17-40hz，形成冲击扭矩0-1200n.m。
[0018]
本实用新型上端通过中心管接头与原有多功能试验机水龙头中心管相连接，下端通过下接头与井筒钻进钻杆连接，钻杆下部接钻头，整体下入模拟岩样井钻进。本实用新型采用四只电动缸施加扭冲载荷，电动缸作为扭转冲击的执行元件，利用电动缸上的冲击头对角同步交替冲击固定在电缸底座上的承载板，两缸之间的间距为力臂，产生冲击力矩。由于电缸底座整体连接到原有多功能试验机水龙头中心管上，这样扭转冲击载荷同步传至钻进岩石的钻头上。电动缸冲击头部装有冲击力传感器，地面测控台通过测控系统测控软件
可准确控制和精确测量冲击力、冲击频率、电缸冲击头的振幅，进而可以间接测量冲击加速度、冲击扭矩。
[0019]
过孔式电刷滑环1通过其上的动力电缆和信号线为固定在电缸底座5上的四只电动缸4输送电能和测量控制信号的电气部件。