本发明涉及石油天然气钻探领域,尤其涉及一种螺杆式液动冲击器测试系统。
背景技术：
随着各油田开发的不断深入，深井、超深井、复杂结构井越来越多。然而深井、超深井钻探过程中，由于岩石硬度大、研磨性强、可钻性差，常规的螺杆钻具与pdc钻头配合的钻进方式机械钻速极低。为了解决深井、超深井硬岩层机械钻速低的难题，国内外研发了具有轴向振动功能的螺杆式液动冲击器。该工具是将轴向冲击振动功能集成到常规井下动力钻具上，形成一体化钻具，能够产生高频低幅冲击振动能量，既不影响正常定向作业，也不影响动力钻具提供扭矩的基本功能，同时促进钻压传递，提高钻头破岩效率，延长钻头寿命，提高机械钻速。
为了保证入井工具能够保证正常工作，需要在入井前在井口进行测试，确定合格后方可入井。但是，目前国内外还未有相关的测试系统实现螺杆式液动冲击器的井口性能测试。因此，为了能够快速高效的完成井口测试，有必要研发一种螺杆式液动冲击器井口测试系统，并形成简单易操作的测试方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种螺杆式液动冲击器井口测试系统，为螺杆式液动冲击器井口测试提供了一种高效快捷的测试系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种螺杆式液动冲击器井口测试系统，包括旋转中心管、夹紧盖、固定螺栓、上滚珠、下滚珠、支撑筒、传感器系统、支撑杆、固定螺母、弹簧、底座、称重传感器、数据采集系统和计算机；安放在井口转盘上的底座为带有中心通孔的圆盘，圆盘的底面有四个凸出的固定块，四个凸出的固定块正好坐在井口转盘上的四个孔里面，底座上端面固定有中间带孔的螺旋式整体弹簧，弹簧位于中心通孔的上方，称重传感器固定在底座的底端面上；弹簧上端固定有支撑筒，支撑筒为中间有通孔的圆筒型结构，支撑筒筒底内侧靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，下滚珠的下部正好坐在圆形轨道内，实现下滚珠与支撑筒的相对旋转，支撑筒筒壁上设置有一对轴向的通孔，夹紧盖为中间有通孔的圆形钢板，夹紧盖底面靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，上滚珠的上部正好坐在圆形轨道内，实现上滚珠与夹紧盖的相对旋转，夹紧盖上靠近外缘部分有一对轴向的通孔，固定螺栓穿过支撑筒和夹紧盖上的一对轴向的通孔，通过固定螺母将夹紧盖固定到支撑筒的顶部；旋转中心管为中间从上到下为通径的钢管，旋转中心管最上端为公接箍，与螺杆式液动冲击器下段的母接箍连接，在旋转中心管外壁中间段设置有一能安放到支撑筒内部的环形板，环形板靠近外缘部位上下端面各有一圈圆形轨道，下端面与下滚珠的上部接触，上端面与上滚珠的下部接触，将夹紧盖与支撑筒连接为一体，将上滚珠与下滚珠固定在夹紧盖与支撑筒上，保证旋转中心管的正常旋转，旋转中心管穿过夹紧盖、支撑筒、弹簧和底座的中心通孔，最下端位于井口转盘面以下，防止循环钻井液喷出；在支撑筒外壁上固定有支撑杆，支撑杆上固定有由位移传感器、加速度传感器、频率传感器构成的传感器系统，三种传感器通过数据传输线与数据采集系统连接，将传感器测得的位移、加速度和频率数据传输到数据采集系统。
所述底座上端面通过焊接的方式与弹簧的下端连接为一体，弹簧上端通过焊接的方式与支撑筒连接固定在一起，
所述称重传感器通过螺纹连接的方式固定在底座的底端面上，左右两端各连接1个，保证在测试轴向冲击力时的平衡。
所述支撑杆通过螺纹连接固定在支撑筒外壁上。
所述三种传感器通过螺纹连接固定在支撑杆上。
本发明的有益效果是：能够实现循环钻井液、周向旋转、轴向震动，并能够测试螺杆式液动冲击器工作状态下的振幅、频率、加速度和振动冲击力参数，为螺杆式液动冲击器井口测试提供了一种高效快捷的方法，为判断工具能否达到入井条件提供了理论依据和指导。
附图说明
图1是本发明螺杆式液动冲击器井口测试系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
如图1所示，本发明的螺杆式液动冲击器井口测试系统，包括旋转中心管1、夹紧盖2、固定螺栓3、上滚珠4、下滚珠5、支撑筒6、传感器系统7、支撑杆8、固定螺母9、弹簧10、底座11、称重传感器12、数据采集系统13和计算机14；安放在井口转盘上的底座11为带有中心通孔16的圆盘，圆盘的底面有四个凸出的固定块15，四个凸出的固定块15正好坐在井口转盘上的四个孔里面，底座11上端面固定有中间带孔的螺旋式整体弹簧10，弹簧10位于中心通孔16的上方，称重传感器12固定在底座11的底端面上；弹簧15上端固定有支撑筒6，支撑筒6为中间有通孔的圆筒型结构，支撑筒6筒底内侧靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，下滚珠5的下部正好坐在圆形轨道内，实现下滚珠5与支撑筒6的相对旋转，支撑筒筒壁上设置有一对轴向的通孔，夹紧盖2为中间有通孔的圆形钢板，夹紧盖底面靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，上滚珠4的上部正好坐在圆形轨道内，实现上滚珠4与夹紧盖2的相对旋转，夹紧盖上靠近外缘部分有一对轴向的通孔，固定螺栓3穿过支撑筒6和夹紧盖2上的一对轴向的通孔，通过固定螺母9将夹紧盖2固定到支撑筒6的顶部；旋转中心管1为中间从上到下为通径的钢管，旋转中心管1最上端为公接箍，与螺杆式液动冲击器下段的母接箍连接，在旋转中心管1外壁中间段设置有一能安放到支撑筒6内部的环形板101，环形板101靠近外缘部位上下端面各有一圈圆形轨道，下端面与下滚珠5的上部接触，上端面与上滚珠4的下部接触，将夹紧盖2与支撑筒6连接为一体，将上滚珠4与下滚珠5固定在夹紧盖2与支撑筒6上，保证旋转中心管1的正常旋转，旋转中心管1穿过夹紧盖2、支撑筒6、弹簧15和底座11的中心通孔，最下端位于井口转盘面以下，防止循环钻井液喷出；在支撑筒6外壁上固定有支撑杆8，支撑杆8上固定有由位移传感器、加速度传感器、频率传感器构成的传感器系统7，三种传感器通过数据传输线与数据采集系统13连接，将传感器测得的位移、加速度和频率数据传输到数据采集系统13。
所述底座11上端面通过焊接的方式与弹簧10的下端连接为一体，弹簧10上端通过焊接的方式与支撑筒6连接固定在一起，
所述称重传感器12通过螺纹连接的方式固定在底座11的底端面上，左右两端各连接1个，保证在测试轴向冲击力时的平衡。
所述支撑杆8通过螺纹连接固定在支撑筒6外壁上。
所述三种传感器通过螺纹连接固定在支撑杆8上。
安装步骤：在上井测试之前，将支撑筒6、弹簧10和底座11通过焊接的方式连接为一体；将支撑筒6、弹簧10和底座11连接成的整体安放在井口转盘上，底座11上的四个凸出的固定块正好座在转盘上的四个孔里面；将下滚珠5安放在支撑筒6的圆形轨道上；将旋转中心管1穿过支撑筒6、弹簧10和底座11组成整体的中间通孔，旋转中心管1上的环形板101下端面的圆形轨道正好卡在下滚珠5上；将上滚珠4安放在环形板101的轨道内；将夹紧盖2放置在支撑筒2和上滚珠4上，上滚珠4正好卡在夹紧盖2的轨道内；利用固定螺栓3和固定螺母9将夹紧盖2、上滚珠4、下滚珠5和支撑筒6固定为一个可以旋转的整体；将支撑杆8通过丝扣方式连接在支撑筒6，将传感器系统7一端通过丝扣方式连接在支撑杆8上，传感器系统7另一端通过数据传输线连接在数据采集系统13上；将称重传感器12的一端通过丝扣方式连接在底座上，称重传感器12的另一端通过数据传输线连接在数据采集系统13上；将数据采集系统13通过数据传输线与计算机14连接在一起，将数据采集系统13和计算机14开机，待测试。
上述整个测试系统连接好之后，将液动冲击器的底端母扣与旋转中心管1上端(公扣连接在一起，通过顶部顶动装置的自有重量向下施加1-2吨的下压力，然后缓慢开启钻井泵，提高至正常排量30l/s。开泵后，螺杆式液动冲击器会产生高速旋转和轴向冲击振动，通过传感器系统7测试出液动冲击器的冲击振幅、频率、加速度，通过称重传感器12测试出液动冲击器的冲击力，最终测试结果在数据采集系统13上进行采集处理，在计算机14上进行显示和存储。
所述旋转中心管为中间通孔结构，用于循环钻井液，从上到下的结构依次为公接箍、通径空心钢管、环形板、通径空心管，整个旋转中心管为一体结构。旋转中心管最上端为母接箍，与螺杆式液动冲击器底端的公接箍连接，中间段为环形板，环形板靠近外缘部位上下端面上各有一圈圆形轨道，下端面与下滚珠的上部接触，上端面与上滚珠的下部接触，实现环形板与上滚珠、下滚珠的旋转，进而能够实现整个旋转中心管的旋转，旋转中心管最下端放置在转盘面以下，防止循环钻井液喷出。
所述夹紧盖为有中间有通孔的圆形钢板，靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，上滚珠的上部正好座在圆形轨道内，实现上滚珠与夹紧盖的相对旋转。靠近外缘部分有一中心通孔，固定螺栓可以穿过，通过固定螺母与支撑筒连接成为一个整体。
所述支撑筒为中间有通孔的圆筒型结构，靠近中间通孔内缘附近有一圈圆形轨道，下滚珠的下部正好座在圆形轨道内，实现下滚珠与支撑筒的相对旋转；靠近外缘部分有一中心通孔，固定螺栓可以穿过，通过固定螺母与夹紧盖连接成为一个整体。支撑筒下端面与弹簧通过焊接的方式连接为一体。
所述固定螺栓和固定螺母配合将夹紧盖与支撑筒连接为一体，将上滚珠与下滚珠固定在夹紧盖与支撑筒，保证转中心管的正常旋转。
所述传感器系统包括位移传感器、加速度传感器、频率传感器，三种传感器一端通过螺纹连接固定在支撑杆上，另一端通过数据传输线与数据采集系统连接，将传感器测得的位移、加速度和频率数据传输到数据采集系统。所述支撑杆通过螺纹连接固定在支撑筒上。
所述弹簧为中间为通孔的螺旋式整体弹簧，上端通过焊接的方式与支撑筒连接固定在一起，下端通过焊接的方式与底座连接固定在一起。
所述底座，有中心通孔的圆盘，底面有四个凸出的固定块。所述底座上端面通过焊接的方式与弹簧的下端连接为一体，下端面布置的四个凸出的固定块正好座在转盘上的四个孔里面，起到固定整个测试系统的作用。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。