一种螺杆钻具定子性能模拟测试装置的制造方法_2

文档序号:9644807阅读:来源:国知局
装置和井筒连通形成供泥浆循环的泥浆循环通道,以拟螺杆钻具定子和转子在实际工况中的介质环境。
[0038]本发明的螺杆钻具定子性能模拟测试装置可以模拟出螺杆钻具定子和转子在实际工况下的工作状态,使定子性能的研究更准确、可靠,根据试验工作时间,可判断螺杆钻具定子橡胶衬套的寿命,从而为螺杆钻具定子耐温性能和寿命的研究提供可靠依据;另外,由于设置了泥浆循环通道,还可以有效解决返出液温度过高而损伤地面设施的问题。
[0039]如图1所示,在一个具体实施例中,驱动装置包括电机101、扭矩传感器103、转子连接杆105和分流接头107,电机101例如为伺服电机,扭矩传感器103与电机101连接,转子连接杆105的一端通过花键套104与扭矩传感器103连接,转子连接杆105的另一端与转子连接,电机101通过转子连接杆105带动转子转动,分流接头107固定在井筒207上方,且与泥浆循环管路连接,并连通泥浆循环管路和井筒207,转子连接杆105穿过分流接头107,转子连接杆105与分流接头107之间设有上密封圈401。
[0040]其中,分流接头107例如呈圆柱形,分流接头107的上端设有推力轴承106,转子连接杆105的侧壁上设有环形突台,环形突台坐于推力轴承106上,使得转子连接杆105与推力轴承106形成一个悬挂转子的旋转平面。
[0041]在一个可行的技术方案中,驱动装置还包括减速箱102和万向联轴器108 (或称为万向轴),减速箱102连接在电机101与扭矩传感器103之间,万向联轴器108连接在转子连接杆105与转子之间。
[0042]如图1、图2所示,在另一个具体实施例中,螺杆钻具定子性能模拟测试装置还包括井口压盖204和油管挂205,井口压盖204例如呈盖状,具有顶板和连接在顶板下方的圆筒,井口压盖204固定连接在井筒207上部的筒状井口 206上,具体是井口 206下部套设在井筒207上端的内侧,并与井筒207螺纹连接,井口 206上部套设在井口压盖204的圆筒内侦牝并与井口压盖204的圆筒螺纹连接,井口 206起到连接井筒207和井口压盖204的作用;油管挂205穿过井口压盖204的顶板,并与井口压盖204的顶板相固定,分流接头107的下部具有内腔,油管挂205的一端与分流接头107的内腔侧壁例如采用螺纹连接,油管挂205的另一端与定子连接,油管挂205内具有中心孔,并通过中心孔连通分流接头107的内腔和井筒207的内腔,油管挂205与井口 206之间设有下密封圈403,通过设置上密封圈401和下密封圈403,保证泥浆循环通道为密封空间,防止泥浆泄露。其中图2中部件连接在图1中部件的下方。
[0043]优选地,油管挂205与井口压盖204的顶板之间嵌卡有防转卡块203。具体是,井口压盖204的顶板的内孔开设有两个以上的扇形孔,防转卡块203的外侧壁上具有与井口压盖204的扇形孔对应的扇形突台,扇形突台伸入扇形孔内,以防止防转卡块与井口压盖相对转动;防转卡块203的内孔开设有花键槽,油管挂205的外侧壁上具有与防转卡块203的花键槽对应的花键突台,花键突台嵌入花键槽中,以防止油管挂与防转卡块相对转动,因此,井口压盖204、防转卡块203和油管挂205成为一个整体,无法自动转动,从而防止定子转动。
[0044]另外,电机101坐于电机底座201上,电机底座201与井口压盖204的顶板之间连接有立柱202,立柱202与电机底座201、立柱202与井口压盖204均采用螺纹连接。电机底座201通过立柱202与井口压盖204固定,井筒207底部连接有底法兰208,底法兰208通过地脚螺栓与地面固定,从而保证了整个模拟测试装置的稳固和平稳;由于井口压盖204上部与电机底座201固定,下部与井筒207固定,伺服电机产生的反扭矩可直接传至井筒207,防止定子转动。
[0045]在如图2所示的实施例中,温度控制装置包括加热筒301和加热器,加热筒301包裹在井筒207外,且与井筒207之间形成供导热油流经的环形空间,加热筒301的上部设有出液孔302,加热筒301的下部设有进液孔303,加热器与进液孔303和出液孔302分别连接,加热器对导热油加热,加热器、进液孔303、环形空间和出液孔302连通构成供导热油循环流通的导热油循环通道,导热油在流经环形空间时对井筒内的泥浆加热。
[0046]优选地,温度控制装置还包括包裹在加热筒301外的保温材料层、以及用于设定加热器的温度和保持温度恒定的控制柜,控制柜与加热器连接,通过设置控制柜,可根据需要设定加热温度。
[0047]在如图3所示的实施例中,泥浆循环管路包括流出管400和回流管411,流出管400与驱动装置连接,流出管400上设有用于监测流量的流量传感器405和用于监测压力的压力传感器406,为保证监测数据的准确性,在流量传感器405的前后分别预留一段稳流管,回流管411与流出管400和井筒207分别连接,流出管400、回流管411、井筒207、油管挂205和分流接头107连通形成泥浆循环通道。
[0048]通过设置扭矩传感器103、流量传感器405和压力传感器406,可测试出模拟工作过程中的扭矩、流量和压力等性能参数,根据这些参数的变化来研究定子橡胶衬套的使用情况,为螺杆钻具定子使用性能的研究提供可靠依据。
[0049]具体是,分流接头107的侧向开设有与分流接头107下部的内腔和油管挂205的中心孔连通的循环出液孔402,流出管400与循环出液孔402连接,井筒207上方的井口 206的侧向开设有与井筒内腔连通的循环进液孔404,循环进液孔404较佳位于加热筒301上方,回流管411与循环进液孔404连接。
[0050]在一个优选的技术方案中,泥浆循环管路还包括泥浆罐410、排气管415、加压孔412和调压阀407,泥浆罐410与回流管411连接,回流管411上设有位于泥浆罐410与流出管400之间的补液阀409,当井筒207内的泥浆循环液减少时,打开补液阀409,泥浆罐410中的泥浆通过回流管411为井筒207补液,例如泥浆罐410连接在回流管411的一端,回流管411另一端的循环进液孔连接头414与循环进液孔404连接,流出管400的一端连接在回流管411的中部,流出管400另一端的循环出液孔连接头413与循环出液孔402连接;
[0051]排气管415连接在泥浆罐410与回流管411之间,排气管415上设有放气阀408,放气阀408位于流出管400与驱动装置的连接位置(即循环出液孔402)上方,泥浆循环液在高温下产生的气体通过回流管411和排气管415,经由放气阀408及时排出,排气管415与回流管411的连接位置或连接处位于补液阀409与流出管400之间;加压孔412和调压阀407设于流出管400或回流管411上,加压孔412用于连接电动试压栗,当模拟深井或超深井螺杆钻具工作状态时,为井筒207内加压。
[0052]本实施例中,螺杆钻具定子性能模拟测试装置还包括用于采集数据的数据采集装置,数据采集装置与驱动装置和泥浆循环管路分别电连接。
[0053]具体是,数据采集装置包括计算机,流量传感器405、压力传感器406和扭矩传感器103通过数据采集软件与计算机连接,实时采集流量、压力和扭矩等数据,方便试验结果的分析,便于研究螺杆钻具定子的使用性能。
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