上轴承7主要用于钻压传递，同时还允许支撑盘11相对加压系统9转动。
[0031]如图7所示，所述主杆5穿过加压系统9，支撑盘11固定于主杆5上，加压系统9施加的压力通过下轴承10传至支撑盘11上；所述下轴承10为推力轴承。
[0032]所述速度传感器12为非接触测速传感器，可为激光测速传感器或雷达测速传感器，图8所示为激光测速传感器。速度传感器12产生的电荷信号由电荷放大器，在转换为电压信号后传至信号调理模块。
[0033]所述扶正架8与扶正筒6通过焊接的方式连接。
[0034]所述主杆5的长径比大于100。
[0035]如图1所示，实验测定钻柱粘滑振动的方法，其特征在于:将电机2固定于实验台架I上，外调节杆3与电机2的输出轴连接，主杆5穿过加压系统9，将内调节杆4与主杆5通过螺纹进行连接；将扶正架8与扶正筒6焊接并安装于实验台架I上，扶正架8由套筒16作导轨可沿实验台架I的立柱滑动，在加压系统9上端0.1米?0.2米处将扶正筒6与主杆5通过上轴承7连接，将加压系统9与支撑盘11通过下轴承10连接；连接钻头13于主杆5下端，钻头13下面设置岩芯14，岩芯14安装于容器15内，容器15固定于实验台架I或地面；将速度传感器12安装于实验台架I上且速度传感器12与支撑盘12位于同一水平高度。
[0036]如图1所示，所述电机2的转动带动外调节杆3同步转动，外调节杆3与内调节杆4通过花键连接，外调节杆3的转动将驱动内调节杆4同步转动并带动主杆5转动，主杆5进一步驱动钻头13转动；通过加压系统9对支撑盘11施加轴向压力，支撑盘11所承受的压力将传至钻头13并作用于岩芯14上；由于主杆5具有大长径比的特点，钻头13处将产生粘滑振动。
[0037]所述钻头13处的粘滑振动通过紧邻钻头13的支撑盘11的转速变化进行表征，支撑盘11的转速特性由速度传感器12测定，速度传感器12所测数据在经电荷放大器后传至信号调理模块，并最终通过计算机进行处理与分析；所述加压系统9可对支撑盘11提供不同数值的轴向压力。
[0038]在钻进过程中，随着钻进的不断进行钻头13将产生轴向运动，主杆5带动内调节杆4轴向运动，与主杆5通过上轴承7连接的扶正筒6及扶正架8也同步轴向移动，加压系统9的加载装置不断伸长。
[0039]基于本发明所述的装置，当需要测定不同转速或钻压对应的钻柱粘滑振动特性时，可通过调节电机2的转速和加压系统9的输出压力数值实现。
[0040]以上所述【具体实施方式】用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.实验测定钻柱粘滑振动的装置，主要由实验台架(1)、电机(2)、外调节杆(3)、内调节杆(4)、主杆(5)、扶正筒(6)、上轴承(7)、扶正架(8)、加压系统(9)、下轴承(10)、支撑盘(11)、速度传感器(12)、钻头(13)、岩芯(14)和容器(15)组成，其特征在于:所述电机(2)固定于实验台架⑴上，电机⑵的输出轴与外调节杆⑶连接，外调节杆⑶与内调节杆(4)通过键槽连接，内调节杆(4)与主杆(5)通过螺纹连接，在实验台架(I)与主杆(5)间设有扶正筒￠)，扶正筒(6)与主杆(5)间设有上轴承(7)，扶正筒(6)焊接于扶正架(8)上，扶正架(8)安装于实验台架上，加压系统(9)固定于实验台架(I)上，主杆(5)上设有支撑盘(11)用于承受加压系统(9)施加的压力，主杆(5)下端通过螺纹与钻头(13)连接，钻头作用于岩芯(14)上，岩芯(14)放置于容器(15)内。2.根据权利要求1所述的实验测定钻柱粘滑振动的装置，其特征在于:所述外调节杆(3)内部设有花键槽，内调节杆(4)外部设有花键，内调节杆⑷可沿外调节杆⑶的花键轨道滑动，同时花键与花键槽间的配合还传递电机(2)输出的扭矩。3.根据权利要求1所述的实验测定钻柱粘滑振动的装置，其特征在于:所述扶正架(8)上设有套筒(16)用于限制扶正筒￠)的横向移动，套筒(16)可沿实验台架(I)轴向滑动；所述扶正筒(6)与主杆(5)间的上轴承(7)为滚针轴承或深沟球轴承。4.根据权利要求1所述的实验测定钻柱粘滑振动的装置，其特征在于:所述主杆(5)穿过加压系统(9)，支撑盘(11)固定于主杆(5)上，加压系统(9)施加的压力通过下轴承(10)传至支撑盘(11)上；所述下轴承(10)为推力轴承。5.根据权利要求1所述的实验测定钻柱粘滑振动的装置，其特征在于:所述速度传感器(12)为非接触测速传感器；所述扶正架(8)与扶正筒(6)通过焊接的方式连接；所述主杆(5)的长径比大于100。6.实验测定钻柱粘滑振动的方法，其特征在于:将电机(2)固定于实验台架(I)上，夕卜调节杆⑶与电机⑵的输出轴连接，主杆(5)穿过加压系统(9)，将内调节杆⑷与主杆(5)通过螺纹进行连接；将扶正架⑶与扶正筒(6)焊接并安装于实验台架⑴上，扶正架(8)由套筒(16)作导轨可沿实验台架(I)的立柱滑动，在加压系统(9)上端0.1米?0.2米处将扶正筒(6)与主杆(5)通过上轴承(7)连接，将加压系统(9)与支撑盘(11)通过下轴承(10)连接；连接钻头(13)于主杆(5)下端，钻头(13)下面设置岩芯(14)，岩芯(14)安装于容器(15)内，容器(15)固定于实验台架(I)或地面；将速度传感器(12)安装于实验台架(I)上且速度传感器(12)与支撑盘(12)位于同一水平高度。7.根据权利要求6所述的实验测定钻柱粘滑振动的方法，其特征在于:所述电机(2)的转动带动外调节杆(3)同步转动，外调节杆(3)与内调节杆(4)通过花键连接，外调节杆(3)的转动将驱动内调节杆(4)同步转动并带动主杆(5)转动，主杆(5)进一步驱动钻头(13)转动；通过加压系统(9)对支撑盘(11)施加轴向压力，支撑盘(11)所承受的压力将传至钻头(13)并作用于岩芯(14)上；由于主杆(5)具有大长径比的特点，钻头(13)处将产生粘滑振动。8.根据权利要求6和7所述的实验测定钻柱粘滑振动的方法，其特征在于:所述钻头(13)处的粘滑振动通过紧邻钻头(13)的支撑盘(11)的转速变化进行表征，支撑盘(11)的转速特性由速度传感器(12)测定，速度传感器(12)所测数据通过计算机进行处理与分析；所述加压系统(9)可对支撑盘(11)提供不同数值的轴向压力。9.根据权利要求6和7所述的实验测定钻柱粘滑振动的方法，其特征在于:在钻进过程中，随着钻进的不断进行钻头(13)将产生轴向运动，主杆(5)带动内调节杆(4) 一起轴向运动，与主杆(5)通过上轴承(7)连接的扶正筒(6)及扶正架(8)也同步轴向移动，加压系统(9)的加载装置不断伸长。
【专利摘要】本发明公开了一种实验测定钻柱粘滑振动的装置与方法，装置主要由把手实验台架、电机、外调节杆、内调节杆、主杆、扶正筒、上轴承、扶正架、加压系统、下轴承、支撑盘、速度传感器、钻头、岩芯和容器组成，所述电机通过外调节杆和内调节杆驱动主杆转动，主杆下端连接钻头并作用于岩芯上；主杆具有大长径比，在主杆上设有扶正单元且扶正单元可沿实验台架滑动；实验参加上设有加压系统和速度传感器，主杆上设有支撑盘用于承受由加压系统施加的轴向压力，支撑盘的转动特性由速度传感器测定；通过调节电机转速及压力系统的输出压力可测定不同转速及钻压时钻柱系统的粘滑振动特性。本发明可代替实际钻柱系统用于测定钻柱的粘滑振动特性。
【IPC分类】G01M13/00
【公开号】CN105004514
【申请号】CN201510367064
【发明人】汤历平, 祝效华
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月29日