一种高温螺杆钻具试验台的制作方法
【专利摘要】本发明属于石油天然气行业的钻具测试领域,具体涉及一种高温螺杆钻具试验台，包括负载系统、水路循环系统、固定安装系统、中央控制系统和钻具加温系统，负载系统包括制动器、减速箱和扭矩传感器，水路循环系统包括分水传动总成、泥浆泵和循环水管路，固定安装系统包括底座、钻具托举机构和尾端夹持机构，钻具加温系统由若干介质加温箱组成，制动器、减速箱、扭矩传感器、分水传动总成、若干介质加温箱、钻具托举机构和尾端夹持机构依次顺序固定连接在底座上，待测试螺杆钻具穿过介质加温箱。本发明的有益效果为，其具有钻具加温系统，该加温系统可真实模拟钻具在井内的实际工况，从而比较真实的测出钻具在高温下的使用性能。
【专利说明】
一种高温螺杆钻具试验台
技术领域
[0001]本发明属于石油天然气行业的钻具测试领域，具体涉及一种高温螺杆钻具试验台O
【背景技术】
[0002]随着定向井、丛式井和水平井数量、钻进深度的增加，螺杆钻具在深井中的环境温度与压力不断增加，螺杆钻具已在国内各大油田推广使用，并取得了较好的钻进效果，但考虑到螺杆钻具的自身结构、使用方式等原因，螺杆钻具寿命较短；由于深孔钻进时，深度较大，起下钻耗费时间较长，如螺杆钻具的生产或修理质量的原因导致在井下停钻，则会造成较大的时间以及经济损失；以及环境复杂以及高温下螺杆钻具性能变化，会造成螺杆钻具钻进效率变低，甚至失效等情况。
[0003]根据生产实际的需要，国内各大油田先后研制了自己的螺杆钻具动态测试试验台，该试验台可以测试新购置的螺杆钻具与经过修复的螺杆钻具的实际性能，大大提高钻具的使用效率，但研制费用昂贵、结构庞大。并且多数试验台无法实现加温功能，无法真实模拟井下的情况，无法在下井使用前，真实测试钻具在高温下的性能，更无法测绘出螺杆钻具标准中规定的定排量ΛΡ-η，及其他曲线，即使测绘出性能曲线，也不能反映螺杆钻具的真实特性。
[0004]现有的具有加热功能的试验台，采用的是在外部加热循环介质，通过外部加热油箱对循环介质进行加热后，再通过循环管路输送到螺杆钻具中。其结果是循环介质的热量在管线中有损失，螺杆钻具的性能也会因其工作环境与井下环境不同而受影响，进而影响测试精度。
[0005]对于循环介质的选择也达不到井下实际工况，在地面，压强较小，水的沸点为100°C，而在井下，由于地层压力以及液柱产生的压强较大，水的沸点相应提高，如在地面一个大气压下加热到100°C以上，水则会产生汽化现象，此时不能使用水作为循环介质。
[0006]国内有的生产厂为了单纯获得大输出扭矩，在设计计算中对定、转子的配合采用了大过盈，在对钻具马达作灌水试验时，滴漏很小，甚至出现滴水不漏的现象。此种钻具用于深井或超深井作业时，由于井下温度的不断升高，橡胶膨胀严重，定、转子之间的过盈量进一步加大，往往会因为摩擦扭矩过大而使钻具传动轴或万向轴断裂及定子脱胶，造成钻具失效。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高温螺杆钻具试验台，其具有对螺杆钻具进行加热的钻具加温系统，不需要通过循环管路内的循环介质对螺杆钻具加热。
[0008]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种高温螺杆钻具试验台，包括负载系统、水路循环系统、固定安装系统和中央控制系统，所述负载系统包括制动器、减速箱和扭矩传感器，所述水路循环系统包括分水传动总成、泥浆栗和循环水管路，所述固定安装系统包括底座、钻具托举机构和尾端夹持机构，还包括钻具加温系统，所述钻具加温系统由若干介质加温箱组成，所述制动器、减速箱、扭矩传感器、分水传动总成、若干介质加温箱、钻具托举机构和尾端夹持机构依次顺序固定连接在所述底座上，待测试螺杆钻具依次穿过若干所述介质加温箱并由若干所述介质加温箱控制其工作的环境温度，所述待测试螺杆钻具的动力输出端与所述分水传动总成连接，所述待测试螺杆钻具的另一端由所述钻具托举机构及尾端夹持机构进行固定，所述中央控制系统可控制介质加温箱对所述待测试螺杆钻具进行加热。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述介质加温箱包括介质腔外管、介质腔内管和加热仓，所述介质腔外管套设在所述介质腔内管的外部，所述介质腔内管与介质腔外管之间形成装有加热介质的介质腔，所述加热仓固定在所述介质腔外管上且可对所述介质腔内的加热介质进行加热，所述待测试螺杆钻具从所述介质腔内管中穿过。
[0011]进一步，所述介质腔外管的外部还套设有保温管，所述保温管与所述介质腔外管之间形成空腔且所述空腔内填充有保温材料。
[0012]进一步，所述保温管的两端分别与竖直设置的支板的上端固定连接，所述支板的下端与所述底座固定连接。
[0013]进一步，所述介质腔内的加热介质为空气，所述加热仓与所述介质腔连通，所述加热仓内设有电加热器，所述电加热器与所述中央控制系统信号连接。
[0014]进一步，所述加热仓的外部设置有保温盒。
[0015]进一步，所述介质加温箱还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器可测定所述介质腔内加热介质的温度，所述第二温度传感器可测定所述介质腔内管的管内温度，所述第一温度传感器与第二温度传感器均与所述中央控制系统信号连接。
[0016]进一步，相邻的介质加温箱通过所述介质腔外管及介质腔内管端部封堵的法兰盘连接，不同的所述介质加温箱的介质腔不连通。
[0017]进一步，所述介质加温箱与所述分水传动总成之间设置有漏液收集箱，所述待测试螺杆钻具的动力输出端穿过所述漏液收集箱后与所述分水传动总成连接。
[0018]进一步，所述制动器为液压失效保护制动器，所述钻具托举机构包括与所述底座固定连接的滑轨，所述滑轨上设置有可移动托举架，所述钻具托举机构通过所述可移动托举架对所述待测试螺杆钻具进行托举支撑。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020]1.本发明提供的高温螺杆钻具试验台具有钻具加温系统，该加温系统可真实模拟钻具在井内的实际工况，从外部对钻具进行加热，从而比较真实的测出钻具在高温下的使用性能。
[0021]2.本发明提供的高温螺杆钻具试验台的加温系统设计为供螺杆钻具穿过的介质加温箱，与现有技术中的采用的外部加热循环介质后再通过循环管路对螺杆钻具进行加热的技术相比，本发明的介质加温箱更加节能，不存在热量在循环管路内散失的弊端。
[0022]3.本发明提供的高温螺杆钻具试验台的介质加温箱设计为多个通过端部法兰串联的结构，不同的介质加温箱的介质腔不连通，且每个介质加温箱均设置有第一及第二温度传感器，第一及第二温度传感器与中央控制系统信号连接，从而可以实现对螺杆钻具试验温度的准确及灵活的调节，可通过控制不同介质加温箱的不同温度，以模拟出螺杆钻具在实际工作中不同深度处可能存在的温度差异。
[0023]4.本发明提供的高温螺杆钻具试验台的介质加温箱与所述分水传动总成之间设置有漏液收集箱，可对螺杆钻具进行灌水试验，测定滴漏情况。
【附图说明】
[0024]图1为本发明提供的一种高温螺杆钻具试验台的总体装置示意图；
[0025]图2为图1所示高温螺杆钻具试验台的介质加温箱的主视图；
[0026]图3为图1所示高温螺杆钻具试验台的介质加温箱的侧视图。
[0027]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0028]1.底座；2.制动器;3.减速箱;4.扭矩传感器;5.分水传动总成;6.漏液收集箱;7.介质加温箱;8.钻具托举机构;9.尾端夹持机构；
[0029]70.支板;71.保温管;72.介质腔外管;73.介质腔内管;74.加热仓;75.保温盒;76.法兰盘;77.第一温度传感器;78.第二温度传感器。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0031]如图1至图2所示，本发明提供一种高温螺杆钻具试验台，包括负载系统、水路循环系统、固定安装系统和中央控制系统，所述负载系统包括制动器2、减速箱3和扭矩传感器4，所述水路循环系统包括分水传动总成5、泥浆栗和循环水管路，所述固定安装系统包括底座
1、钻具托举机构8和尾端夹持机构9，其特征在于，还包括钻具加温系统，所述钻具加温系统由若干介质加温箱7组成，所述制动器2、减速箱3、扭矩传感器4、分水传动总成5、若干介质加温箱7、钻具托举机构8和尾端夹持机构9依次顺序固定连接在所述底座I上，待测试螺杆钻具依次穿过若干所述介质加温箱7并由若干所述介质加温箱7控制其工作的环境温度，所述待测试螺杆钻具的动力输出端与所述分水传动总成5连接，所述待测试螺杆钻具的另一端由所述钻具托举机构8及尾端夹持机构9进行固定，所述中央控制系统可控制介质加温箱对所述待测试螺杆钻具进行加热。所述制动器、减速箱、扭转传感器及分水传动总成依次顺序连接，其连接方式为现有技术。
[0032]进一步，所述介质加温箱7包括介质腔外管72、介质腔内管73和加热仓74，所述介质腔外管72套设在所述介质腔内管73的外部，所述介质腔内管73与介质腔外管72之间形成装有加热介质的介质腔，所述加热仓74固定在所述介质腔外管72上且可对所述介质腔内的加热介质进行加热，所述待测试螺杆钻具从所述介质腔内管73中穿过。
[0033]进一步，所述介质腔外管72的外部还套设有保温管71，所述保温管71与所述介质腔外管72之间形成空腔且所述空腔内填充有保温材料。
[0034]进一步，所述保温管71的两端分别与竖直设置的支板70的上端固定连接，所述支板70的下端与所述底座I固定连接。
[0035]进一步，所述介质腔内的加热介质为空气，所述加热仓74与所述介质腔连通，所述加热仓74内设有电加热器，所述电加热器与所述中央控制系统信号连接。所述介质腔内的加热介质根据试验需要也可选择空气以外的其他介质，比如较高沸点的油或其他液体。
[0036]进一步，所述加热仓74的外部设置有保温盒75。
[0037]进一步，所述介质加温箱7还包括第一温度传感器77和第二温度传感器78，所述第一温度传感器77可测定所述介质腔内加热介质的温度，所述第二温度传感器78可测定所述介质腔内管73的管内温度，所述第一温度传感器77与第二温度传感器78均与所述中央控制系统信号连接。
[0038]进一步，相邻的介质加温箱7通过所述介质腔外管72及介质腔内管73端部封堵的法兰盘76连接，不同的所述介质加温箱7的介质腔不连通。每个所述介质腔的两端均封闭，以减少热量散失，同时封闭环境可使加热介质承受一定强度的的压强，有利于提高介质腔内的温度。
[0039]进一步，所述介质加温箱7与所述分水传动总成5之间设置有漏液收集箱6，所述待测试螺杆钻具的动力输出端穿过所述漏液收集箱6后与所述分水传动总成5连接。
[0040]进一步，所述制动器2为液压失效保护制动器，所述钻具托举机构8包括与所述底座I固定连接的滑轨，所述滑轨上设置有可对所述待测试螺杆钻具进行托举支撑的可移动托举架。
[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高温螺杆钻具试验台，包括负载系统、水路循环系统、固定安装系统和中央控制系统，所述负载系统包括制动器(2)、减速箱(3)和扭矩传感器(4)，所述水路循环系统包括分水传动总成(5)、泥浆栗和循环水管路，所述固定安装系统包括底座(I)、钻具托举机构(8)和尾端夹持机构(9)，其特征在于，还包括钻具加温系统，所述钻具加温系统由若干介质加温箱(7)组成，所述制动器(2)、减速箱(3)、扭矩传感器(4)、分水传动总成(5)、若干介质加温箱(7)、钻具托举机构(8)和尾端夹持机构(9)依次顺序固定连接在所述底座(I)上，待测试螺杆钻具依次穿过若干所述介质加温箱(7)并由若干所述介质加温箱(7)控制其工作的环境温度，所述待测试螺杆钻具的动力输出端与所述分水传动总成(5)连接，所述待测试螺杆钻具的另一端由所述钻具托举机构(8)及尾端夹持机构(9)进行固定，所述中央控制系统可控制介质加温箱对所述待测试螺杆钻具进行加热。2.根据权利要求1所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述介质加温箱(7)包括介质腔外管(72)、介质腔内管(73)和加热仓(74)，所述介质腔外管(72)套设在所述介质腔内管(73)的外部，所述介质腔内管(73)与介质腔外管(72)之间形成装有加热介质的介质腔，所述加热仓(74)固定在所述介质腔外管(72)上且可对所述介质腔内的加热介质进行加热，所述待测试螺杆钻具从所述介质腔内管(73)中穿过。3.根据权利要求2所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述介质腔外管(72)的外部还套设有保温管(71)，所述保温管(71)与所述介质腔外管(72)之间形成空腔且所述空腔内填充有保温材料。4.根据权利要求3所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述保温管(71)的两端分别与竖直设置的支板(70)的上端固定连接，所述支板(70)的下端与所述底座(I)固定连接。5.根据权利要求2所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述介质腔内的加热介质为空气，所述加热仓(74)与所述介质腔连通，所述加热仓(74)内设有电加热器，所述电加热器与所述中央控制系统信号连接。6.根据权利要求2至5任一项所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述加热仓(74)的外部设置有保温盒(75)。7.根据权利要求2至5任一项所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述介质加温箱(7)还包括第一温度传感器(77)和第二温度传感器(78)，所述第一温度传感器(77)可测定所述介质腔内加热介质的温度，所述第二温度传感器(78)可测定所述介质腔内管(73)的管内温度，所述第一温度传感器(77)与第二温度传感器(78)均与所述中央控制系统信号连接。8.根据权利要求2至5任一项所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，相邻的介质加温箱(7)通过所述介质腔外管(72)及介质腔内管(73)端部封堵的法兰盘(76)连接，不同的所述介质加温箱(7)的介质腔不连通。9.根据权利要求1至5任一项所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述介质加温箱(7)与所述分水传动总成(5)之间设置有漏液收集箱(6)，所述待测试螺杆钻具的动力输出端穿过所述漏液收集箱(6)后与所述分水传动总成(5)连接。10.根据权利要求1至5任一项所述的一种高温螺杆钻具试验台，其特征在于，所述制动器(2)为液压失效保护制动器，所述钻具托举机构(8)包括与所述底座(I)固定连接的滑轨，所述滑轨上设置有可对所述待测试螺杆钻具进行托举支撑的可移动托举架。
【文档编号】G01M13/00GK105910810SQ201610383229
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】陆洪智, 吴翔, 蒋国盛, 刘青, 吴水平, 维克多·费多罗维奇·契霍特金, 青川, 彭少龙
【申请人】中国地质大学（武汉）, 湖北长江精工材料技术有限公司