PDC钻头复合片性能检测实验装置的制作方法

本发明涉及一种复合片性能检测实验装置，尤其是涉及一种pdc钻头复合片性能检测实验装置，属于石油开发。

背景技术：

1、pdc钻头作为石油钻探中的主要破岩工具，其破岩效率直接影响钻井提速。pdc钻头复合片是由人造聚晶金刚石层和硬质合金层在高温高压下压制而成的，具有硬度高、耐磨性好的特点，广泛应用于石油钻井中。pdc钻头复合片的性能指标主要包括耐磨性、抗冲击性、热稳定性，三者之间相辅相成。耐磨性是指破岩切削过程中的抗磨损能力，一般用磨耗比来衡量；抗冲击性是指其承受冲击载荷的能力，一般用冲击功来衡量；热稳定性是指受热后组织与性能不发生变化或变化极小时所能承受的最高温度及相应的时间。

2、目前，pdc钻头复合片性测试装置通常采用铣床或立式车床改造而成，测试方法主要是复合片经过700°高温烤15分钟，自然冷却后通过夹持工装夹持在刀柄上切削岩石，耐磨性检测采用的是轻载切削，单圈的吃刀量1mm，复合片行进速度缓慢，冷却方式为水冷却；热稳定性检测采用的是重载切削，复合片同样经过700°高温烤15分钟，与耐磨性检测的区别在于干磨(无水冷)、重载(在轻载的基础上减少复合片吃入量，加快进给速度)，测试结果均是以切削单位圈数的岩石后，通过专业软件计算出复合片的磨损面积或者体积，用来计算磨耗比；抗冲击性测试通常采用落锤冲击试验仪进行，测试结果以复合片损坏时收到的冲击功的总和表示。现有pdc钻头复合片性测试装置功能少、工作效率低、自动化程度不高，不能对pdc钻头复合片的工作受力状态进行实时监测和工作角度的快捷精确调节，无法模拟不同钻压、不同吃入深度的控制。

技术实现思路

1、为了克服现有测试装置存在的功能少、工作效率低、不能对pdc钻头复合片的工作受力状态进行实时监测和工作角度的快捷精确调节，无法模拟控制不同钻压、不同吃入深度的不足，本发明提供一种pdc钻头复合片性能检测实验装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种pdc钻头复合片性能检测实验装置，包括机架、底座，机架固定安装在底座上，所述机架上设置有垂直加压总成，在垂直加压总成的一侧设置有水平驱动总成，在垂直加压总成下方的底座上安装有驱动岩石试样旋转的试样总成；水平驱动总成推动垂直加压总成横向移动。

3、所述垂直加压总成的液压缸ⅰ活塞、三向力传感器、角度调节器、pdc钻头复合片由上至下依次连接；所述三向力传感器实时采集和监测pdc钻头复合片所受的轴向力、径向力和切向力数据；所述角度调节器用于调整pdc钻头复合片的工作角度，模拟不同切削角度下的磨损状态。

4、所述角度调节器调整pdc钻头复合片的工作角度包括前倾角、侧转角；调整所述液压缸ⅰ压力模拟不同钻压工况和控制岩石吃入深度。

5、机架的横梁上固定安装有水平导轨，液压缸ⅰ与安装架固定连接，安装架沿水平导轨横向移动。

6、所述水平驱动总成的液压缸ⅱ与机架固定连接，液压缸ⅱ驱动推块沿水平导轨横向移动，推块与液压缸ⅰ连接并推动液压缸ⅰ横向移动。

7、所述试样总成的岩石试样固定安装在夹持装置上，转盘带动夹持装置旋转。

8、所述转盘由电机通过减速器驱动旋转。

9、所述岩石试样设置有轴向的中心通孔。

10、所述底座上安装有液压站，液压站向液压缸ⅱ、液压缸ⅰ提供动力。

11、本发明的有益效果是，结构设计合理，能够实现pdc钻头复合片的工作受力状态的实时监测和工作角度的快捷精确调节，同时可以控制模拟不同钻压、不同吃入深度，功能更全，工作效率更高。

技术特征：

1.一种pdc钻头复合片性能检测实验装置，包括机架、底座，机架固定安装在底座上，其特征是：

2.根据权利要求1所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述角度调节器调整pdc钻头复合片的工作角度包括前倾角、侧转角；调整所述液压缸ⅰ压力模拟不同钻压工况和控制岩石吃入深度。

3.根据权利要求2所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：机架的横梁上固定安装有水平导轨，液压缸ⅰ与安装架固定连接，安装架沿水平导轨横向移动。

4.根据权利要求3所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述水平驱动总成的液压缸ⅱ与机架固定连接，液压缸ⅱ驱动推块沿水平导轨横向移动，推块与液压缸ⅰ连接并推动液压缸ⅰ横向移动。

5.根据权利要求1所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述试样总成的岩石试样固定安装在夹持装置上，转盘带动夹持装置旋转。

6.根据权利要求5所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述转盘由电机通过减速器驱动旋转。

7.根据权利要求1所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述岩石试样设置有轴向的中心通孔。

8.根据权利要求1所述pdc钻头复合片性能检测实验装置，其特征是：所述底座上安装有液压站，液压站向液压缸ⅰ、液压缸ⅱ提供动力。

技术总结
一种PDC钻头复合片性能检测实验装置。本发明的机架固定安装在底座上，机架上设置有垂直加压总成，在垂直加压总成的一侧设置有水平驱动总成，在垂直加压总成下方的底座上安装有驱动岩石试样旋转的试样总成；水平驱动总成推动垂直加压总成横向移动；垂直加压总成的液压缸Ⅰ活塞、三向力传感器、角度调节器、PDC钻头复合片由上至下依次连接；三向力传感器实时采集和监测PDC钻头复合片所受的轴向力、径向力和切向力数据；角度调节器用于调整PDC钻头复合片的工作角度，模拟不同切削角度下的磨损状态。其有益效果是，实现PDC钻头复合片的工作受力状态的实时监测和工作角度的快捷精确调节，功能更全、工作效率更高。

技术研发人员：樊思成,韩新明,李洪利,张斌,田波,李勇,曹道坤,李良君
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15