专利名称：钻杆与套管摩擦磨损试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田机械技术领域，特别涉及钻杆与套管摩擦损伤研究、评价的实验机，是一种用于模拟钻杆套管间摩擦磨损的试验机机构。
背景技术：
在钻井过程中，钻杆相对套管旋转，两者之间不可避免存在摩擦磨损，特别是超深超高压油、气井，钻进深度大，钻井周期长，套管磨损更为严重。钻井“留下”的井筒能否承受试油、完井投产及开发作业“负荷”，应进行评价，以保证寿命期内井筒的安全。这其中一个重要的方面就是套管磨损程度评价，为此，需要利用试验机模拟钻井过程中钻杆与套管的摩擦情况，通过变化主轴转速、试验力、钻井液、钻杆试样材料、套管试样材料等参数或材料，研究在不同情况下钻杆与套管之间的摩擦特性。为探求钻井过程中钻杆与套管之间的摩擦磨损规律提供试验结论，进而为钻井时套管、钻杆的选取、钻进参数的选取、试油、完井投产及开发作业方案的制定提供指导。目前生产的摩擦磨损试验机的环状试件尺寸小，无法直接从钻杆上截取制备。另外，生产的摩擦磨损试验机的试验腔容积较小且其中的液体不能循环，这种情况模拟在润滑油润滑或无润滑的情况下，材料之间的摩擦是可行的，但在钻井过程中，钻杆与套管在泥浆环境中摩擦，相互摩擦的两表面摩擦磨损要严重一些，且试验时发热量较大，试验腔尺寸过小及介质不循环均可使试验腔内的液体温度过高甚至“烧干”，如此进行摩擦磨损试验， 与钻井过程中钻杆与套管在泥浆环境中的磨损情况不相符合。因此需要改进摩擦磨损试验机，使之能够更真实地模拟钻井时钻杆套管间摩擦磨损的实际情况。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钻杆与套管摩擦磨损试验机，实现在上模拟钻杆、 套管之间摩擦、造成磨损，为研究钻杆与套管间摩擦特性提供实验工具。本实用新型采用的技术方案是钻杆与套管摩擦磨损试验机，主要由试验加载装置、泥浆循环管线、微型泥浆泵和泥浆容器组成，其特征在于泥浆循环管线连接在微型泥浆泵的吸入口与泥浆容器之间，泥浆容器内的泥浆能进入微型泥浆泵内；另一条泥浆循环管线连接在微型泥浆泵的出口与试验加载装置的试验腔体上端部；第三条泥浆循环管线连接在泥浆容器进口与试验加载装置的试验腔体的底部；微型泥浆泵能为试验加载装置内提供循环泥浆。所述的试验加载装置包括钻杆试件固定盘、固定压板、固定螺母、试验机主轴、试验腔体和套管试件夹持装置；在密闭的长方体形试验腔体的上端部固定有管接头，在试验腔体的底部固定有管接头，两条泥浆循环管线分别连接在两个管接头上；在试验腔体的壁上有主轴孔，试验机主轴伸于试验腔体内，试验机主轴与试验腔体之间有密封件；试验机主轴与减速器输出轴连接；在试验机主轴端部通过固定螺母固定有钻杆试件固定盘，钻杆试件固定盘上能安装从钻杆上截取的圆环柱形钻杆试件；在钻杆试件固定盘的外端面通过螺钉固定有一个圆环形固定压板，固定压板将钻杆试件固定在钻杆试件固定盘外壁上；在试验腔体内的上部固定有套管试件夹持装置，套管试件夹持装置能固定从套管上截取的套管试件；当主轴旋转时带动钻杆试件转动，与套管试件相对运动，模拟钻井过程中钻杆与套管之间的相对运动。利用此试验机机构，摩擦磨损试验机可以较为真实地模拟钻井过程中钻杆套管间摩擦磨损情况。所述的试验腔体的一个侧面固定有透明板，能看到内部的试验情况。所述的钻杆试件固定盘与试验机主轴通过锥面联接，能方便、快速拆装更换钻杆试件固定盘。在固定压板的内端面上垂直固定有销钉，安装好后，销钉嵌入钻杆试件对应位置的槽中，以保证钻杆试件与钻杆试件固定盘不发生相对转动。在具体使用时，钻杆试件、套管试件均是直接从钻杆或套管上截取，经简单加工而制备，将套管试件安装在套管试件夹持装置上，将套管试件夹持装置安装在试验加载装置上。用泥浆循环管线按要求连接试验腔体、微型泥浆泵和泥浆容器。安装完成后，在泥浆容器注入泥浆，开启微型泥浆泵，根据实验方案设定其他参数后即可开始实验。本实用新型的有益效果本实用新型钻杆与套管摩擦磨损试验机，利用微型泥浆泵循环泥浆，能实现模拟现场条件，使得试验更接近钻井时钻杆套管间摩擦磨损的真实情况。另外，试件的快速装拆和可靠连接。
图1是本实用新型钻杆与套管摩擦磨损试验机整体结构剖面示意图。图2是试验加载装置的结构剖面示意图。图中，1-钻杆试件，2-钻杆试件固定盘，3-固定压板，4-固定螺母，5-试验机主轴，6-试验腔体，7-套管试件，8-套管试件夹持装置，9-试验加载装置，10-泥浆循环管线， 11-微型泥浆泵，12-泥浆容器。
具体实施方式
实施例1 :以一个钻杆与套管摩擦磨损试验机为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型钻杆与套管摩擦磨损试验机，主要由试验加载装置9、泥浆循环管线10、微型泥浆泵11和泥浆容器12组成。泥浆循环管线10连接在微型泥浆泵11 的吸入口与泥浆容器12之间；另一条泥浆循环管线10连接在微型泥浆泵11的出口与试验加载装置9的试验腔体6上端部；第三条泥浆循环管线10连接在泥浆容器12进口与试验加载装置9的试验腔体6的底部。微型泥浆泵11是现有产品。参阅图2。所述的试验加载装置9包括钻杆试件固定盘2、固定压板3、固定螺母 4、试验机主轴5、试验腔体6和套管试件夹持装置8。在密闭的长方体形试验腔体6的上端部固定有管接头，在试验腔体6的底部固定有管接头，两条泥浆循环管线10分别连接在两个管接头上。试验腔体6的一个侧面固定有透明板。在试验腔体6的壁上有主轴孔，试验机主轴5伸于试验腔体6内，试验机主轴5与试验腔体6之间有密封件。试验机主轴5与减速器输出轴连接。在试验机主轴5端部通过固定螺母4固定有钻杆试件固定盘2，试验机主轴5端部有锥形轴头，钻杆试件固定盘2有锥形中心孔，钻杆试件固定盘2与试验机主轴5通过锥面联接。在钻杆试件固定盘2的外端面通过螺钉固定有一个圆环形固定压板3，在固定压板3的内端面上垂直固定有销钉。在试验腔体6内的上部固定有套管试件夹持装置8。
权利要求1.一种钻杆与套管摩擦磨损试验机，主要由试验加载装置(9)、泥浆循环管线(10)、微型泥浆泵(11)和泥浆容器(1 组成，其特征在于泥浆循环管线(10)连接在微型泥浆泵 (11)的吸入口与泥浆容器(1 之间；另一条泥浆循环管线(10)连接在微型泥浆泵(11)的出口与试验加载装置(9)的试验腔体(6)上端部；第三条泥浆循环管线(10)连接在泥浆容器(1 进口与试验加载装置(9)的试验腔体(6)的底部；所述的试验加载装置(9)包括钻杆试件固定盘O)、固定压板(3)、固定螺母、试验机主轴(5)、试验腔体(6)和套管试件夹持装置(8)；在密闭的长方体形试验腔体(6)的上端部固定有管接头，在试验腔体(6)的底部固定有管接头，两条泥浆循环管线(10)分别连接在两个管接头上；在试验腔体(6)的壁上有主轴孔，试验机主轴( 伸于试验腔体(6) 内，试验机主轴( 与试验腔体(6)之间有密封件；试验机主轴( 与减速器输出轴连接； 在试验机主轴( 端部通过固定螺母(4)固定有钻杆试件固定盘O)，钻杆试件固定盘(2) 上能安装从钻杆上截取的圆环柱形钻杆试件(1)；在钻杆试件固定盘O)的外端面通过螺钉固定有一个圆环形固定压板(3)；在试验腔体(6)内的上部固定有套管试件夹持装置 ⑶。
2.根据权利要求1所述的钻杆与套管摩擦磨损试验机，其特征是所述的试验腔体(6) 的一个侧面固定有透明板。
3.根据权利要求1所述的钻杆与套管摩擦磨损试验机，其特征是所述的钻杆试件固定盘( 与试验机主轴( 通过锥面联接。
4.根据权利要求1、2或3所述的钻杆与套管摩擦磨损试验机，其特征是在固定压板 (3)的内端面上垂直固定有销钉。
专利摘要钻杆与套管摩擦磨损试验机，应用于油田钻杆与套管摩擦损伤研究、评价实验。泥浆循环管线连接在微型泥浆泵的吸入口与泥浆容器之间；另一条泥浆循环管线连接在微型泥浆泵的出口与试验加载装置的试验腔体上端部；第三条泥浆循环管线连接在泥浆容器进口与试验加载装置的试验腔体的底部；在试验腔体的壁上试验机主轴；在试验机主轴端部通过固定螺母固定有钻杆试件固定盘，在钻杆试件固定盘的外端面通过螺钉固定有一个圆环形固定压板，在试验腔体内的上部固定有套管试件夹持装置。效果是利用微型泥浆泵循环泥浆，能实现模拟现场条件，使得试验更接近钻井时钻杆套管间摩擦磨损的真实情况。另外，试件的快速装拆和可靠连接。
文档编号G01N3/56GK202166578SQ20112020535
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者刘明球, 刘洪涛, 季晓红, 张福祥, 杨向同, 窦益华, 郇国庆, 郑维师, 陶世军 申请人:中国石油天然气股份有限公司