滑台式套管磨损的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种滑台式套管磨损机，涉及一种用于研究钻井设备的钻杆与套管磨损情况的试验装置，提供一种能够研究套管实际工况中各因素对套管磨损情况影响的滑台式套管磨损机。滑台式套管磨损机包括机座、钻杆系统、滑台系统和加压系统；机座包括水平面；滑台系统包括具有密闭空间的试验容器，试验容器放置于水平面上，试验容器内部设置有钻井液、模拟套管、加热钻井液的加热器和搅拌钻井液的搅拌装置；钻杆系统包括依次连接的驱动机、转轴和模拟钻杆，转轴穿入试验容器，模拟钻杆浸入钻井液并与模拟套管接触；水平力施加装置向试验容器施加水平力使模拟套管对模拟钻杆产生压力；加压系统改变试验容器内压力。本发明可以用于套管磨损的研究中。
【专利说明】滑台式套管磨损机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于研究钻井设备的钻杆与套管磨损情况的试验装置，尤其涉及一种滑台式套管磨损机。
【背景技术】
[0002]深井、超深井、大位移井、水平井等在下套管后仍需继续钻进，由于钻杆的起下钻、重力作用及在弯曲井段旋转运动等情况，引起钻杆与套管内表面在轴线方向及圆周方向上都将受到摩擦作用使得套管发生磨损，使得套管壁变薄，其抗挤压强度将下降，甚至变形被挤毁，给油田带来严重的经济损失。因此，研究钻进过程中，钻杆对套管的磨损情况变得尤为关出。
[0003]目前检测钻井过程中钻杆与套管磨损的方法主要有两种:一种是基于钻井液出口磨屑分析的实时检测方法，它是通过收集钻井液循环携带到地面上的磨屑，得到有关套管磨损的信息，但不能得到磨损的具体位置。另一种是通过测井仪器在井下提取井筒磨损特征信号，通过判断信号值大小判断磨损程度，此方法易受套管内表面结垢、井斜、钻井液特性影响。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种能够研究套管实际工况中各因素对套管磨损情况影响的滑台式套管磨损机。
[0005]为解决上述问题采用的技术方案是:滑台式套管磨损机包括机座、钻杆系统、滑台系统和加压系统；机座包括水平面；滑台系统包括密封盖、水平力施加装置和具有开口的试验容器，试验容器放置于水平面上，密封盖密封试验容器的开口使试验容器内部形成封闭的空间，试验容器内部设置有钻井液、模拟套管、加热钻井液的加热器和搅拌钻井液的搅拌装置；钻杆系统包括依次连接的驱动机、转轴和模拟钻杆，转轴穿过密封盖，转轴与密封盖之间通过旋转密封套密封，模拟钻杆浸入钻井液并与模拟套管接触；水平力施加装置向试验容器施加水平力使模拟套管对模拟钻杆产生压力；加压系统改变试验容器内部压力。
[0006]进一步的是:模拟套管与模拟钻杆的接触面为磨损面，磨损面与模拟钻杆轴线的夹角可调。
[0007]进一步的是:水平力施加装置包括滑轮、连接线和加重装置，连接线一端与加重装置连接，连接线另一端绕过滑轮与试验容器连接，滑轮与试验容器之间的连接线水平。
[0008]进一步的是:连接线通过弹簧与试验容器连接。
[0009]进一步的是:加压系统包括气瓶、阀门、压力表和气管，气管一端与气瓶连接，气管另一端伸入试验容器内，阀门和压力表设置于气管上。
[0010]进一步的是:试验容器上设置有排气阀。
[0011]进一步的是:试验容器底部设置有滚轮。
[0012]进一步的是:试验容器由透明材料制成。[0013]本发明的有益效果是:运用物理相似原理，用小尺寸的模拟钻杆与模拟套管模拟钻进过程中钻杆与套管之间磨损的复杂情况，通过改变水平力施加装置载荷大小和驱动机转速来改变模拟钻杆与模拟套管间的接触应力大小和转速，从而研究套管在不同工况(温度、压力)下的磨损量和磨损速度，探究各因素对套管磨损的影响程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是滑台式套管磨损机结构示意图；
[0015]图2是钻杆系统结构示意图；
[0016]图3是滑台系统结构示意图；
[0017]图4是加压系统结构示意图；
[0018]图中标记为:包括机座1、水平面1-1、钻杆系统2、驱动机2-1、驱动机支座2-2、转轴2-3、模拟钻杆2-4、滑台系统3、密封盖3-1、加热器3-2、滑轮3_3、加重装置3_4、温度传感器3-5、试验容器3-6、模拟套管3-7、螺钉3-8、滚轮3_9、搅拌装置3_10、连接线3_11、弹簧3-12、加压系统4、气瓶4-1、阀门4-2、压力表4_3、气管4_4。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0020]滑台式套管磨损机，包括机座1、钻杆系统2、滑台系统3和加压系统4 ;机座I包括水平面1-1 ;滑台系统3包括密封盖3-1、水平力施加装置和具有开口的试验容器3-6，试验容器3-6放置于水平面1-1上，密封盖3-1密封试验容器3-6的开口使试验容器3-6内部形成封闭的空间，试验容器3-6内部设置有钻井液、模拟套管3-7、加热钻井液的加热器3-2和搅拌钻井液的搅拌装置3-10 ;钻杆系统2包括依次连接的驱动机2-1、转轴2-3和模拟钻杆2-4，转轴2-3穿过密封盖3-1，转轴2-3与密封盖3_1之间通过旋转密封套密封，模拟钻杆2-4浸入钻井液并与模拟套管3-7接触；水平力施加装置向试验容器3-6施加水平力使模拟套管3-7对模拟钻杆2-4产生压力；加压系统4改变试验容器3-6内部压力。驱动机2-1可以通过驱动机支座2-2与机座I连接。模拟钻杆2-4可以与转轴2-3同心，也可以与转轴2-3偏心。
[0021]驱动机2-1、加热器3-2、加重装置3-4、搅拌装置3_10和加压系统4可以分别改变模拟钻杆2-4的转速、模拟钻杆2-4和模拟套管3-7工作环境的温度、模拟钻杆2-4与模拟套管3-7间的压力、钻井液的运动状态和钻井液的的温度，从而模拟实际钻杆与套管工作环境的各种参数变化，探究各因素对套管磨损的影响程度。为了检测各参数值，可以设置相应的传感器并设置显示装置将传感器信号显示出来便于观察和记录，例如设置温度传感器3-5检测钻井液的温度，驱动机2-1选用带旋转记数器的电机。
[0022]模拟套管3-7可以通过螺钉3-8连接于试验容器3_6上。为了能够模拟不同井斜情况，模拟套管3-7与模拟钻杆2-4的接触面为磨损面，磨损面与模拟钻杆2-4轴线的夹角可调。可以通过在模拟套管3-7 —侧与试验容器3-6之间垫垫片来调整模拟套管3-7的倾斜角度。
[0023]水平力施加装置可以有多种设置方式，本发明水平力施加装置推荐设置方式如下:水平力施加装置包括滑轮3-3、连接线3-11和加重装置3-4，连接线3-11—端与加重装置3-4连接，连接线3-11另一端绕过滑轮3-3与试验容器3-6连接，滑轮3_3与试验容器3-6之间的连接线3-11水平。加重装置3-4最好是能够装砝码的盘，在盘内放入砝码即可加重，加重方便且便于知道加的具体重量。
[0024]突然加重会使模拟套管3-7对模拟钻杆2-4产生冲击载荷，从而使转轴2_3受到冲击载荷。为了避免这种情况，为了连接线3-11通过弹簧3-12与试验容器3-6连接。弹簧3-12能够缓冲突然加重带来的冲击载荷。
[0025]加压系统4可以有多种设置方式，本发明加压系统4具体设置方式推荐如下:加压系统4包括气瓶4-1、阀门4-2、压力表4-3和气管4-4,气管4_4 一端与气瓶4_1连接,气管4-4另一端伸入试验容器3-6内，阀门4-2和压力表4-3设置于气管4_4上。可以在气管4-4上设置排气阀泻压，也可以在试验容器3-6上设置排气阀泻压。
[0026]试验容器3-6可以在水平面1-1上滑动，此时需要将水平面1-1和试验容器3_6地面制作得很光滑以减小摩擦。为了减小摩擦也可以在试验容器3-6底部设置滚轮3-9。
[0027]为了便于观察试验容器3-6内部情况，试验容器3-6可以由透明材料制成。
【权利要求】
1.滑台式套管磨损机，其特征在于:包括机座(I)、钻杆系统(2)、滑台系统(3)和加压系统(4);机座(I)包括水平面(1-1);滑台系统(3)包括密封盖(3-1)、水平力施加装置和具有开口的试验容器(3-6)，试验容器(3-6)放置于水平面(1-1)上，密封盖(3-1)密封试验容器(3-6 )的开口使试验容器(3-6 )内部形成封闭的空间，试验容器(3-6 )内部设置有钻井液、模拟套管(3-7)、加热钻井液的加热器(3-2)和搅拌钻井液的搅拌装置(3-10);钻杆系统(2 )包括依次连接的驱动机(2-1)、转轴(2-3 )和模拟钻杆(2-4 )，转轴(2-3 )穿过密封盖(3-1)，转轴(2-3 )与密封盖(3-1)之间通过旋转密封套密封，模拟钻杆(2-4)浸入钻井液并与模拟套管(3-7)接触；水平力施加装置向试验容器(3-6)施加水平力使模拟套管(3-7)对模拟钻杆(2-4)产生压力；加压系统(4)改变试验容器(3-6)内部压力。
2.根据权利要求1所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:模拟套管(3-7)与模拟钻杆(2-4)的接触面为磨损面，磨损面与模拟钻杆(2-4)轴线的夹角可调。
3.根据权力要求2所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:水平力施加装置包括滑轮(3-3)、连接线(3-11)和加重装置(3-4)，连接线(3-11) —端与加重装置(3-4)连接，连接线(3-11)另一端绕过滑轮(3-3 )与试验容器(3-6 )连接，滑轮(3-3 )与试验容器(3_6 )之间的连接线(3-11)水平。
4.根据权力要求3所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:连接线(3-11)通过弹簧(3-12)与试验容器(3-6)连接。
5.根据权利要求4所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:加压系统(4)包括气瓶(4-1)、阀门(4-2)、压力表(4-3)和气管(4-4)，气管(4-4) 一端与气瓶(4_1)连接，气管(4-4 )另一端伸入试验容器(3-6 )内，阀门(4-2 )和压力表(4-3 )设置于气管(4_4 )上。
6.根据权利要求5所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:试验容器(3-6)上设置有排气阀。
7.根据权利要求6所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:试验容器(3-6)底部设置有滚轮(3-9 )。
8.根据权利要求7所述的滑台式套管磨损机，其特征在于:试验容器(3-6)由透明材料制成。
【文档编号】G01N19/00GK103760095SQ201410019081
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】张智, 李海洋, 黄凯文, 曾春珉, 张超, 李炎军, 吴江, 黄亮, 杨仲涵, 刘贤玉, 张烈辉, 钟雨师, 曾德智, 扈俊颖, 侯铎, 施太和 申请人:中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 西南石油大学