连续油管钻磨实验装置的制作方法

本实用新型涉及实验设备领域，具体涉及一种连续油管钻磨实验装置，属于石油天然气工业井下施工技术领域。

背景技术：

作为页岩气开发最重要的配套工艺，连续油管钻磨桥塞技术发展趋于成熟化和规模化，如何快速有效钻除分段桥塞实现产层投产是钻磨技术研究关键。由于水平井井筒情况复杂，影响钻磨效果因素众多，无论是地面设备、井下工具，还是钻磨参数，任何一个环节控制不当都会引起钻磨桥塞作业长时间无进尺或进尺缓慢，甚至于造成卡钻、马达损坏、工具断脱等大的事故，致使作业周期延长，大大增加作业成本。所以要更好的掌握钻磨流体在井下的携砂情况、钻磨工具钻磨桥塞实时情况等钻磨关键点，必须要在地面建造可视化实验平台。

目前国内尚未出现连续油管钻磨实验装置，现有几个实验装置是针对井下力学分析和实验数据采集，没有专门针对钻磨类实验装置。所以只有建立针对连续油管钻磨实验装置，全面开展钻磨实验，才能有助于更好了解连续油管在水平井段的钻磨行为，制定出最合理、最优化的连续油管钻磨方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种连续油管钻磨实验装置。本实用新型根据不同种类和规格油管及套管，针对螺杆马达携带磨鞋钻磨复合桥塞的室内工程模拟装置，能够根据钻磨实际情况调整钻磨参数，实时观察钻磨进尺和碎屑大小，能够为磨鞋的设计和施工参数的优化提高可靠依据，并且整个装置要确保具有极高的稳定性与易操作性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种连续油管钻磨实验装置，其特征在于：包括实验台架、导轨、管柱夹持装置、液压马达和驱动装置，导轨固定设置在实验台架上，管柱夹持装置位于导轨上用于固定实验管柱，驱动装置与管柱夹持装置连接带动管柱夹持装置在导轨上滑动，液压马达通过马达固定装置设置在实验台架上，液压马达转轴上设置有磨鞋用于钻磨实验管柱中的桥塞，且液压马达转轴的轴心与实验管柱的中心在同一直线上。

所述实验台架包括主台架、辅助台架Ⅰ和辅助台架Ⅱ，主台架、辅助台架Ⅰ和辅助台架Ⅱ依次通过销轴连接。

所述管柱夹持装置包括卡瓦座、卡瓦和卡瓦牙，卡瓦座滑动设置在导轨上，导轨位于主台架上，卡瓦固定在卡瓦座上，卡瓦座上的卡瓦牙和卡瓦上的卡瓦牙配合夹持实验管柱。

所述管柱夹持装置为两个，两个管柱夹持装置的卡瓦座固定连接。

所述马达固定装置包括马达固定前座和马达固定后座，马达固定前座固定设置在辅助台架Ⅰ上，马达固定后座固定设置在辅助台架Ⅱ上。

所述驱动装置为液压缸，液压缸的活塞杆与管柱夹持装置的卡瓦座固定连接。

所述辅助台架Ⅱ上还设置有扭矩传感器固定座，扭矩传感器固定座与马达固定后座相邻设置且位于同一直线上，扭矩传感器固定座上设置有扭矩传感器。

所述马达固定后座上设置有转换接头，转换接头为T型结构，其中一接口与液压马达连接，一接口为进水口，一接口为丝堵，该接口通过马达固定后座上的转轴连接至转换法兰，转换法兰直接连接至扭矩传感器。

所述实验台架上设置有导流槽，导流槽下方设置有碎屑收集与水循环系统，碎屑收集与水循环系统包括水箱，水箱依次由粗滤区、精滤区、沉淀区和残液区组成，相邻区之间用过滤网相隔，粗滤区内置有位于导流槽下方的碎屑收集框，残液区连接有排液口和残渣排出口，排液口通过管线连接到泵车进水口，泵车出水口连接到转换接头的进水口。

所述导轨为两条，平行设置在主台架上。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型根据不同种类和规格油管及套管，针对螺杆马达携带磨鞋钻磨复合桥塞的室内工程模拟装置，能够根据钻磨实际情况调整钻磨参数，实时观察钻磨进尺和碎屑大小，能够为磨鞋的设计和施工参数的优化提高可靠依据，并且整个装置要确保具有极高的稳定性与易操作性，整个过程是完全模拟实际水平井筒钻磨作业，所以数据有很高的参考价值。

2、本实用新型可以在不同种类和规格的油管或者套管内，使用不同规格的螺杆马达进行钻磨实验。

3、本实用新型专利原理清楚、构思巧妙、结构简单、可快速拆装、稳定高效、适应性强、安全可靠，适用于连续油管钻磨室内工程模拟实验，对生产现场有很好的指导作用。

附图说明

图1为本实用新型俯视结构示意图；

图2为本实用新型主台架左视结构示意图；

图3为本实用新型螺杆马达尾座右视结构示意图；

图4为本实用新型主视结构示意图。

图中标记为：1、导流槽，2、碎屑收集框，3、粗滤区，4、精滤区，5、沉淀区，6、残液区，7、马达固定后座，8、扭矩传感器固定座，9、管柱夹持装置，10、导轨，11、马达固定前座，12、排液口，13、残渣排出口，14、卡瓦，15、卡瓦牙，16、进水口，17、主台架，18、销轴，19、辅助台架Ⅰ，20、转换接头，21、扭矩传感器，22、辅助台架Ⅱ，23、卡瓦座。

具体实施方式

实施例1

一种连续油管钻磨实验装置，包括实验台架、导轨10、管柱夹持装置9、液压马达和驱动装置，导轨10固定设置在实验台架上，管柱夹持装置9位于导轨10上用于固定实验管柱，驱动装置与管柱夹持装置9连接带动管柱夹持装置在导轨10上滑动，液压马达通过马达固定装置设置在实验台架上，液压马达转轴上设置有磨鞋用于钻磨实验管柱中的桥塞，且液压马达转轴的轴心与实验管柱的中心在同一直线上。

本实施例中，所述实验台架包括主台架17、辅助台架Ⅰ19和辅助台架Ⅱ22，主台架17、辅助台架Ⅰ19和辅助台架Ⅱ22依次通过销轴18连接。

本实施例中，所述管柱夹持装置9包括卡瓦座23、卡瓦14和卡瓦牙15，卡瓦座23滑动设置在导轨10上，导轨10位于主台架17上，卡瓦14固定在卡瓦座23上，卡瓦座23上的卡瓦牙15和卡瓦14上的卡瓦牙15配合夹持实验管柱。

本实施例中，所述管柱夹持装置9为两个，两个管柱夹持装置9的卡瓦座23固定连接。

本实施例中，所述马达固定装置包括马达固定前座11和马达固定后座7，马达固定前座11固定设置在辅助台架Ⅰ19上，马达固定后座7固定设置在辅助台架Ⅱ22上。

本实施例中，所述驱动装置为液压缸，液压缸的活塞杆与管柱夹持装置9的卡瓦座23固定连接。

本实施例中，所述辅助台架Ⅱ22上还设置有扭矩传感器固定座8，扭矩传感器固定座8与马达固定后座7相邻设置且位于同一直线上，扭矩传感器固定座8上设置有扭矩传感器21。

本实施例中，所述马达固定后座7上设置有转换接头20，转换接头20为T型结构，其中一接口与液压马达连接，一接口为进水口16，一接口为丝堵，该接口通过马达固定后座7上的转轴连接至转换法兰，转换法兰直接连接至扭矩传感器21。

本实施例中，所述实验台架上设置有导流槽1，导流槽1下方设置有碎屑收集与水循环系统，碎屑收集与水循环系统包括水箱，水箱依次由粗滤区3、精滤区4、沉淀区5和残液区6组成，相邻区之间用过滤网相隔，粗滤区3内置有位于导流槽1下方的碎屑收集框2，残液区6连接有排液口12和残渣排出口13，排液口12通过管线连接到泵车进水口，泵车出水口连接到转换接头20的进水口16。

本实施例中，所述导轨10为两条，平行设置在主台架17上。

本实用新型的工作原理如下：

管柱夹持装置夹持管柱（套管、油管），在液压缸作用下在导轨上做往复运动，螺杆液压马达在泵压的作用下驱动液压马达转轴上的磨鞋旋转钻磨管柱中的桥塞，模拟实际水平井筒钻磨作业，根据钻磨实际情况调整钻磨参数，实时观察钻磨进尺和碎屑大小；循环水从进水口、转换转头和液压马达进入套管，套管排出的水经导流槽进入碎屑收集与水循环系统处理后再经排液口排出循环使用。

实施例2

本实用新型设计的一种连续油管钻磨实验装置，其管柱夹持装置9固定在主台架17上，可以在导轨10上滑动；卡瓦14和卡瓦牙15固定在卡瓦座23上；主台架17和辅助台架Ⅰ19通过销轴18连接；导流槽1、碎屑收集框2、粗滤区3、精滤区4、沉淀区5固定在实验台架一侧；转换接头20固定在马达固定后座上，扭矩传感器21固定在扭矩传感器固定座上。转换接头20其中一接口为进水口16；排液口12和残渣排出口13安装在残液区6右侧。

本实施例中，所述导轨10均匀分布为两条，每条承载约2吨。

本实施例中，采用主台架17和辅助台架Ⅰ19和辅助台架Ⅱ22，相互之间使用销轴进行快拆快装。

本实施例中，管柱夹持装置9可以根据不同套管外径调节。

本实施例中，马达固定前座和马达固定后座可以根据不同螺杆马达长度改变安装位置。

本实施例中，导流槽1为2°斜坡，碎屑收集与水循环系统的水箱容积为2m³，水箱与辅助台架Ⅰ19和辅助台架Ⅱ22用销轴连接。