專利名稱：一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種石油勘探鉆井領(lǐng)域，尤其涉及一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試的測(cè)試裝置，主要是用于測(cè)試沖擊器的沖擊力、沖擊頻率性能參數(shù)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)油氣資源勘探的不斷深入，旋沖鉆井技術(shù)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，而沖擊器是實(shí)現(xiàn)旋沖鉆井技術(shù)的關(guān)鍵工具，其性能優(yōu)劣直接影響旋沖鉆井的破巖效率，是旋沖鉆井能否高效進(jìn)行的最為關(guān)鍵因素之一。衡量沖擊器性能的主要參數(shù)是沖擊功和沖擊頻率。 常用的沖擊器性能測(cè)試方法主要有應(yīng)力波法、光電位移微分法、電磁感應(yīng)法、觸點(diǎn)法、氣壓法、示功圖法和能量法等。這些方法用于石油鉆井沖擊器性能測(cè)試，存在工作量大、操作復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)。CN201340318Y公開了一種物探?jīng)_擊器性能測(cè)試裝置，該裝置利用高速攝影儀，通過(guò)高頻拍攝的方式，得到活塞位移-時(shí)間曲線，進(jìn)而得到速度-時(shí)間曲線，由活塞位移-時(shí)間曲線得到?jīng)_擊器的沖擊頻率，由速度-時(shí)間曲線計(jì)算得出沖擊功。利用高速攝像儀拍攝活塞的運(yùn)動(dòng)，只適用于沖擊器的外殼為透明材質(zhì)的情況，而實(shí)際使用的沖擊器均為金屬材質(zhì)，即只能通過(guò)拍攝沖擊器試驗(yàn)工具的性能來(lái)代表其實(shí)際性能，和實(shí)際性能存在一定差異， 另一方面，因需要重新加工試驗(yàn)工具，采用昂貴的高速攝影儀，增加了試驗(yàn)成本。CN1387030和CNM79499公開了沖擊器輸出性能測(cè)試裝置和沖擊器輸出性能的測(cè)試裝置及測(cè)試方法，該兩個(gè)測(cè)試裝置均采用同一原理，即利用封閉氣腔中氣體壓力變化來(lái)檢測(cè)沖擊器的輸出性能，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算來(lái)獲得活塞的速度、位移、沖擊能和沖擊頻率等參數(shù)。該發(fā)明原理可行，但安裝密閉氣腔形成完全的絕熱環(huán)境較為困難，同時(shí)，計(jì)算存在較大誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，研發(fā)了一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置。本實(shí)用新型采用傳感器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的方式，利用沖擊力法，直接測(cè)定出不同型號(hào)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率。同時(shí)也可以利用壓力傳感器測(cè)量出沖擊器的鉆井液入口壓力、出口壓力，利用流量傳感器測(cè)出沖擊器出口流量。這種方法準(zhǔn)確、快捷、方便。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下，—種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，所述裝置包括待測(cè)沖擊器3，包括泥漿泵1， 傳感器和數(shù)據(jù)處理單元；所述泥漿泵1和待測(cè)沖擊器3的液體入口端相連，所述傳感器利用沖擊力法，用于直接測(cè)定出不同型號(hào)待測(cè)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率；所述傳感器設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器 3的沖擊力測(cè)量端；所述傳感器通過(guò)線路與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，用于將測(cè)量的信號(hào)處理輸出。所述的數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集卡7和數(shù)據(jù)處理和顯示模塊8，所述的數(shù)據(jù)采集卡7用于采集各個(gè)線路中的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，后傳輸給所述的數(shù)據(jù)處理和顯示模塊8，用于輸出結(jié)果。具體的，所述的傳感器為沖擊力傳感器12，設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器3的正下方；所述沖擊力傳感器12的一端和所述的數(shù)據(jù)處理單元電連接。具體的，所述待測(cè)沖擊器包括由上接頭14、密封墊15、元件壓蓋16、0型密封圈 17，18，22，31、射流元件19、缸體20、外缸21、缸蓋23、銷釘24、活塞25、中接頭26、沖錘27、 外管28、防護(hù)套四、半圓卡30、八方32、砧子33組成上接頭14和外缸21、外缸21和中接頭26、中接頭26和外管28、外管28和八方 32采用螺紋連接，砧子33和八方32通過(guò)八方面配合連接；防護(hù)套四套在砧子33端頭，半圓卡30卡在砧子33端頭和八方34之間，防止砧子滑落；密封墊15、元件壓蓋16、射流元件19、缸體20、缸蓋23被壓緊在上接頭14、外缸 21和中接頭沈形成的內(nèi)腔中，活塞25細(xì)端套在缸蓋23中，粗短套在缸體20中，缸體20和缸蓋23之間采用銷釘M定位，避免周向轉(zhuǎn)動(dòng)，0型密封圈17，18，22，31安裝在對(duì)應(yīng)位置的密封槽內(nèi)，沖錘27的細(xì)端和活塞細(xì)桿采用錐配合連接。為了測(cè)量入口和出口壓力，所述裝置包括一組壓力傳感器入口壓力傳感器2和出口壓力傳感器4，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的鉆井液入口壓力和出口壓力；所述入口壓力傳感器2—端與待測(cè)沖擊器的上接頭入口連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接；所述的出口壓力傳感器4 一端與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管9連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量出口流量，所述裝置包括流量傳感器6，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的出口流量；所述流量傳感器6 —端與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管9連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。所述數(shù)據(jù)采集卡7為8通道數(shù)據(jù)采集卡，包括采用12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置可以準(zhǔn)確、快捷、方便地測(cè)定出不同型號(hào)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率等性能參數(shù)。同時(shí)也可以利用壓力傳感器測(cè)量出沖擊器的鉆井液入口壓力、出口壓力，利用流量傳感器測(cè)量沖擊器出口流量。為綜合評(píng)價(jià)沖擊器的性能提供了有利的平臺(tái)。也為沖擊器的后續(xù)研究和設(shè)計(jì)提供重要的測(cè)試依據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中沖擊器的結(jié)構(gòu)示意圖圖中，1.泥漿泵，2.泥漿入口壓力傳感器，3.沖擊器，4.泥漿出口壓力傳感器， 5.泥漿出口高壓閥門，6.泥漿出口流量傳感器，7.數(shù)據(jù)采集卡，8.數(shù)據(jù)顯示器，9.泥漿出口軟管，10.沖擊器固定環(huán)，11.沖擊力傳感器過(guò)渡板，12.沖擊力傳感器，13.支撐架，14.上接頭，15.密封墊，16.元件壓蓋，17，18，22，31.0型密封圈，19.射流元件，20.缸體，21.夕卜缸，23.缸蓋，24.銷釘，25.活塞，26.中接頭，27.沖錘，28.外管，29.防護(hù)套，30.半圓卡， 32.八方，33.砧子。將結(jié)合具體的實(shí)施方式加以說(shuō)明
具體實(shí)施方式
[0021]圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中沖擊器的結(jié)構(gòu)示意圖一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，所述裝置包括待測(cè)沖擊器3，包括泥漿泵1， 傳感器和數(shù)據(jù)處理單元；所述泥漿泵1和待測(cè)沖擊器3的液體入口端相連，所述傳感器利用沖擊力法，用于直接測(cè)定出不同型號(hào)待測(cè)沖擊器3的沖擊力和沖擊頻率；所述傳感器設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器的沖擊力測(cè)量端；所述傳感器通過(guò)線路與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，用于將測(cè)量的信號(hào)處理輸出。所述的數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集卡7和數(shù)據(jù)處理和顯示模塊8，所述的數(shù)據(jù)采集卡7用于采集各個(gè)線路中的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，后傳輸給所述的數(shù)據(jù)處理和顯示模塊8，用于輸出結(jié)果。具體的，所述的傳感器為沖擊力傳感器12，設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器3的正下方；所述沖擊力傳感器12的一端和所述的數(shù)據(jù)處理單元電連接。具體的，所述待測(cè)沖擊器包括上接頭14、密封墊15、元件壓蓋16、0型密封圈17， 18，22，31、射流元件19、缸體20、外缸21、缸蓋23、銷釘24、活塞25、中接頭26、沖錘27、外管28、防護(hù)套29、半圓卡30、八方32、砧子33上接頭14和外缸21、外缸21和中接頭26、中接頭沈和外管觀、外管28和八方 32采用螺紋連接，砧子33和八方32通過(guò)八方面配合連接；防護(hù)套四套在砧子33端頭，半圓卡30卡在砧子33端頭和八方34之間，防止砧子滑落；密封墊15、元件壓蓋16、射流元件19、缸體20、缸蓋23被壓緊在上接頭14、外缸 21和中接頭沈形成的內(nèi)腔中，活塞25細(xì)端套在缸蓋23中，粗短套在缸體20中，缸體20和缸蓋23之間采用銷釘M定位，避免周向轉(zhuǎn)動(dòng)，0型密封圈17，18，22，31安裝在對(duì)應(yīng)位置的密封槽內(nèi)，沖錘27的細(xì)端和活塞細(xì)桿采用錐配合連接。為了測(cè)量入口和出口壓力，所述裝置包括一組壓力傳感器入口壓力傳感器2和出口壓力傳感器4，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的鉆井液入口壓力和出口壓力；所述入口壓力傳感器2—端與待測(cè)沖擊器的上接頭入口連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接；所述的出口壓力傳感器4 一端與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管9連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量出口流量，所述裝置包括流量傳感器6，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的出口流量；所述流量傳感器6 —端與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管9連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。所述的流量傳感器6通過(guò)閥門5連接在測(cè)試接頭排水管9上， 用于得到流量數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)采集卡7為8通道數(shù)據(jù)采集卡，包括采用12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)其可靠性和靈活性，并和理論計(jì)算結(jié)果相擬合，擬合結(jié)果表明，該石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置能夠準(zhǔn)確測(cè)出沖擊器的沖擊力、沖擊頻率等性能參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，所述裝置包括待測(cè)沖擊器(3)；其特征在于，所述裝置包括泥漿泵(1)，傳感器和數(shù)據(jù)處理單元；所述泥漿泵(1)和待測(cè)沖擊器C3)的液體入口端相連，所述傳感器利用沖擊力法，用于直接測(cè)定出不同型號(hào)待測(cè)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率；所述傳感器設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器的沖擊力測(cè)量端；所述傳感器通過(guò)線路與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，用于將測(cè)量的信號(hào)處理輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的傳感器為沖擊力傳感器(12)，設(shè)置在所述待測(cè)沖擊器(3)的正下方；所述沖擊力傳感器(12) 的一端和所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述裝置包括一組壓力傳感器入口壓力傳感器( 和出口壓力傳感器G)，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的鉆井液入口壓力和出口壓力；所述入口壓力傳感器⑵一端與待測(cè)沖擊器的上接頭入口連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接；所述的出口壓力傳感器(4) 一端與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管(9)連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述裝置包括流量傳感器(6)，用于測(cè)量待測(cè)沖擊器的出口流量；所述流量傳感器一端(6)與待測(cè)沖擊器的測(cè)試接頭排水管(9)連接，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述的數(shù)據(jù)處理單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述待測(cè)沖擊器包括由上接頭(14)、密封墊(15)、元件壓蓋(16)、 型密封圈(17)，(18)，(22)，(31)、 射流元件(19)、缸體(20)、外缸(21)、缸蓋(23)、銷釘(M)、活塞(25)、中接頭( )、沖錘(27)、外管(沘)、防護(hù)套(四)、半圓卡(30)、八方(32)、砧子(33)組成；上接頭(14)和外缸(21)、外缸(21)和中接頭(沈)、中接頭(26)和外管( )、外管(28)和八方(3 采用螺紋連接，砧子(3 和八方(3 通過(guò)八方面配合連接；防護(hù)套09)套在砧子(3 端頭，半圓卡(30)卡在砧子(3 端頭和八方(34)之間， 防止砧子滑落；密封墊(15)、元件壓蓋(16)、射流元件(19)、缸體(20)、缸蓋被壓緊在上接頭 (14)、外缸和中接頭06)形成的內(nèi)腔中，活塞05)細(xì)端套在缸蓋03)中，粗短套在缸體OO)中，缸體OO)和缸蓋03)之間采用銷釘04)定位，避免周向轉(zhuǎn)動(dòng)，0型密封圈 (17)，(18)，(22)，(31)安裝在對(duì)應(yīng)位置的密封槽內(nèi)，沖錘(XT)的細(xì)端和活塞細(xì)桿采用錐配合連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3，5之一所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于， 所述的數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集卡(7)和數(shù)據(jù)處理和顯示模塊(8)，所述的數(shù)據(jù)采集卡 (7)用于采集各個(gè)線路中的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，后傳輸給所述的數(shù)據(jù)處理和顯示模塊(8)，用于輸出 結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡(7)為8通道數(shù)據(jù)采集卡，包括采用12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型一種石油鉆井沖擊器性能測(cè)試的測(cè)試裝置，所述裝置包括待測(cè)沖擊器，包括泥漿泵，傳感器和數(shù)據(jù)處理單元；所述泥漿泵和待測(cè)沖擊器的液體入口端相連，所述傳感器利用沖擊力法，用于直接測(cè)定出不同型號(hào)待測(cè)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率。本實(shí)用新型采用傳感器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的方式，利用沖擊力法，直接測(cè)定出不同型號(hào)沖擊器的沖擊力和沖擊頻率。同時(shí)也可以利用壓力傳感器測(cè)量出沖擊器的鉆井液入口壓力、出口壓力，利用流量傳感器測(cè)出沖擊器出口流量。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202229870SQ20112038450
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者劉曉丹, 劉鵬, 張海平, 江山紅, 涂玉林, 王文立, 索忠偉, 胡彥峰, 詹美玲, 陳天成, 陶興華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院