滑臺式套管磨損的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種滑臺式套管磨損機，涉及一種用于研究鉆井設備的鉆桿與套管磨損情況的試驗裝置，提供一種能夠研究套管實際工況中各因素對套管磨損情況影響的滑臺式套管磨損機?；_式套管磨損機包括機座、鉆桿系統(tǒng)、滑臺系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)；機座包括水平面；滑臺系統(tǒng)包括具有密閉空間的試驗容器，試驗容器放置于水平面上，試驗容器內部設置有鉆井液、模擬套管、加熱鉆井液的加熱器和攪拌鉆井液的攪拌裝置；鉆桿系統(tǒng)包括依次連接的驅動機、轉軸和模擬鉆桿，轉軸穿入試驗容器，模擬鉆桿浸入鉆井液并與模擬套管接觸；水平力施加裝置向試驗容器施加水平力使模擬套管對模擬鉆桿產生壓力；加壓系統(tǒng)改變試驗容器內壓力。本發(fā)明可以用于套管磨損的研究中。
【專利說明】滑臺式套管磨損機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于研究鉆井設備的鉆桿與套管磨損情況的試驗裝置，尤其涉及一種滑臺式套管磨損機。
【背景技術】
[0002]深井、超深井、大位移井、水平井等在下套管后仍需繼續(xù)鉆進，由于鉆桿的起下鉆、重力作用及在彎曲井段旋轉運動等情況，引起鉆桿與套管內表面在軸線方向及圓周方向上都將受到摩擦作用使得套管發(fā)生磨損，使得套管壁變薄，其抗擠壓強度將下降，甚至變形被擠毀，給油田帶來嚴重的經濟損失。因此，研究鉆進過程中，鉆桿對套管的磨損情況變得尤為關出。
[0003]目前檢測鉆井過程中鉆桿與套管磨損的方法主要有兩種:一種是基于鉆井液出口磨屑分析的實時檢測方法，它是通過收集鉆井液循環(huán)攜帶到地面上的磨屑，得到有關套管磨損的信息，但不能得到磨損的具體位置。另一種是通過測井儀器在井下提取井筒磨損特征信號，通過判斷信號值大小判斷磨損程度，此方法易受套管內表面結垢、井斜、鉆井液特性影響。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種能夠研究套管實際工況中各因素對套管磨損情況影響的滑臺式套管磨損機。
[0005]為解決上述問題采用的技術方案是:滑臺式套管磨損機包括機座、鉆桿系統(tǒng)、滑臺系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)；機座包括水平面；滑臺系統(tǒng)包括密封蓋、水平力施加裝置和具有開口的試驗容器，試驗容器放置于水平面上，密封蓋密封試驗容器的開口使試驗容器內部形成封閉的空間，試驗容器內部設置有鉆井液、模擬套管、加熱鉆井液的加熱器和攪拌鉆井液的攪拌裝置；鉆桿系統(tǒng)包括依次連接的驅動機、轉軸和模擬鉆桿，轉軸穿過密封蓋，轉軸與密封蓋之間通過旋轉密封套密封，模擬鉆桿浸入鉆井液并與模擬套管接觸；水平力施加裝置向試驗容器施加水平力使模擬套管對模擬鉆桿產生壓力；加壓系統(tǒng)改變試驗容器內部壓力。
[0006]進一步的是:模擬套管與模擬鉆桿的接觸面為磨損面，磨損面與模擬鉆桿軸線的夾角可調。
[0007]進一步的是:水平力施加裝置包括滑輪、連接線和加重裝置，連接線一端與加重裝置連接，連接線另一端繞過滑輪與試驗容器連接，滑輪與試驗容器之間的連接線水平。
[0008]進一步的是:連接線通過彈簧與試驗容器連接。
[0009]進一步的是:加壓系統(tǒng)包括氣瓶、閥門、壓力表和氣管，氣管一端與氣瓶連接，氣管另一端伸入試驗容器內，閥門和壓力表設置于氣管上。
[0010]進一步的是:試驗容器上設置有排氣閥。
[0011]進一步的是:試驗容器底部設置有滾輪。
[0012]進一步的是:試驗容器由透明材料制成。[0013]本發(fā)明的有益效果是:運用物理相似原理，用小尺寸的模擬鉆桿與模擬套管模擬鉆進過程中鉆桿與套管之間磨損的復雜情況，通過改變水平力施加裝置載荷大小和驅動機轉速來改變模擬鉆桿與模擬套管間的接觸應力大小和轉速，從而研究套管在不同工況(溫度、壓力)下的磨損量和磨損速度，探究各因素對套管磨損的影響程度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是滑臺式套管磨損機結構示意圖；
[0015]圖2是鉆桿系統(tǒng)結構示意圖；
[0016]圖3是滑臺系統(tǒng)結構示意圖；
[0017]圖4是加壓系統(tǒng)結構示意圖；
[0018]圖中標記為:包括機座1、水平面1-1、鉆桿系統(tǒng)2、驅動機2-1、驅動機支座2-2、轉軸2-3、模擬鉆桿2-4、滑臺系統(tǒng)3、密封蓋3-1、加熱器3-2、滑輪3_3、加重裝置3_4、溫度傳感器3-5、試驗容器3-6、模擬套管3-7、螺釘3-8、滾輪3_9、攪拌裝置3_10、連接線3_11、彈簧3-12、加壓系統(tǒng)4、氣瓶4-1、閥門4-2、壓力表4_3、氣管4_4。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0020]滑臺式套管磨損機，包括機座1、鉆桿系統(tǒng)2、滑臺系統(tǒng)3和加壓系統(tǒng)4 ;機座I包括水平面1-1 ;滑臺系統(tǒng)3包括密封蓋3-1、水平力施加裝置和具有開口的試驗容器3-6，試驗容器3-6放置于水平面1-1上，密封蓋3-1密封試驗容器3-6的開口使試驗容器3-6內部形成封閉的空間，試驗容器3-6內部設置有鉆井液、模擬套管3-7、加熱鉆井液的加熱器3-2和攪拌鉆井液的攪拌裝置3-10 ;鉆桿系統(tǒng)2包括依次連接的驅動機2-1、轉軸2-3和模擬鉆桿2-4，轉軸2-3穿過密封蓋3-1，轉軸2-3與密封蓋3_1之間通過旋轉密封套密封，模擬鉆桿2-4浸入鉆井液并與模擬套管3-7接觸；水平力施加裝置向試驗容器3-6施加水平力使模擬套管3-7對模擬鉆桿2-4產生壓力；加壓系統(tǒng)4改變試驗容器3-6內部壓力。驅動機2-1可以通過驅動機支座2-2與機座I連接。模擬鉆桿2-4可以與轉軸2-3同心，也可以與轉軸2-3偏心。
[0021]驅動機2-1、加熱器3-2、加重裝置3-4、攪拌裝置3_10和加壓系統(tǒng)4可以分別改變模擬鉆桿2-4的轉速、模擬鉆桿2-4和模擬套管3-7工作環(huán)境的溫度、模擬鉆桿2-4與模擬套管3-7間的壓力、鉆井液的運動狀態(tài)和鉆井液的的溫度，從而模擬實際鉆桿與套管工作環(huán)境的各種參數變化，探究各因素對套管磨損的影響程度。為了檢測各參數值，可以設置相應的傳感器并設置顯示裝置將傳感器信號顯示出來便于觀察和記錄，例如設置溫度傳感器3-5檢測鉆井液的溫度，驅動機2-1選用帶旋轉記數器的電機。
[0022]模擬套管3-7可以通過螺釘3-8連接于試驗容器3_6上。為了能夠模擬不同井斜情況，模擬套管3-7與模擬鉆桿2-4的接觸面為磨損面，磨損面與模擬鉆桿2-4軸線的夾角可調?？梢酝ㄟ^在模擬套管3-7 —側與試驗容器3-6之間墊墊片來調整模擬套管3-7的傾斜角度。
[0023]水平力施加裝置可以有多種設置方式，本發(fā)明水平力施加裝置推薦設置方式如下:水平力施加裝置包括滑輪3-3、連接線3-11和加重裝置3-4，連接線3-11—端與加重裝置3-4連接，連接線3-11另一端繞過滑輪3-3與試驗容器3-6連接，滑輪3_3與試驗容器3-6之間的連接線3-11水平。加重裝置3-4最好是能夠裝砝碼的盤，在盤內放入砝碼即可加重，加重方便且便于知道加的具體重量。
[0024]突然加重會使模擬套管3-7對模擬鉆桿2-4產生沖擊載荷，從而使轉軸2_3受到沖擊載荷。為了避免這種情況，為了連接線3-11通過彈簧3-12與試驗容器3-6連接。彈簧3-12能夠緩沖突然加重帶來的沖擊載荷。
[0025]加壓系統(tǒng)4可以有多種設置方式，本發(fā)明加壓系統(tǒng)4具體設置方式推薦如下:加壓系統(tǒng)4包括氣瓶4-1、閥門4-2、壓力表4-3和氣管4-4,氣管4_4 一端與氣瓶4_1連接,氣管4-4另一端伸入試驗容器3-6內，閥門4-2和壓力表4-3設置于氣管4_4上?？梢栽跉夤?-4上設置排氣閥瀉壓，也可以在試驗容器3-6上設置排氣閥瀉壓。
[0026]試驗容器3-6可以在水平面1-1上滑動，此時需要將水平面1-1和試驗容器3_6地面制作得很光滑以減小摩擦。為了減小摩擦也可以在試驗容器3-6底部設置滾輪3-9。
[0027]為了便于觀察試驗容器3-6內部情況，試驗容器3-6可以由透明材料制成。
【權利要求】
1.滑臺式套管磨損機，其特征在于:包括機座(I)、鉆桿系統(tǒng)(2)、滑臺系統(tǒng)(3)和加壓系統(tǒng)(4);機座(I)包括水平面(1-1);滑臺系統(tǒng)(3)包括密封蓋(3-1)、水平力施加裝置和具有開口的試驗容器(3-6)，試驗容器(3-6)放置于水平面(1-1)上，密封蓋(3-1)密封試驗容器(3-6 )的開口使試驗容器(3-6 )內部形成封閉的空間，試驗容器(3-6 )內部設置有鉆井液、模擬套管(3-7)、加熱鉆井液的加熱器(3-2)和攪拌鉆井液的攪拌裝置(3-10);鉆桿系統(tǒng)(2 )包括依次連接的驅動機(2-1)、轉軸(2-3 )和模擬鉆桿(2-4 )，轉軸(2-3 )穿過密封蓋(3-1)，轉軸(2-3 )與密封蓋(3-1)之間通過旋轉密封套密封，模擬鉆桿(2-4)浸入鉆井液并與模擬套管(3-7)接觸；水平力施加裝置向試驗容器(3-6)施加水平力使模擬套管(3-7)對模擬鉆桿(2-4)產生壓力；加壓系統(tǒng)(4)改變試驗容器(3-6)內部壓力。
2.根據權利要求1所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:模擬套管(3-7)與模擬鉆桿(2-4)的接觸面為磨損面，磨損面與模擬鉆桿(2-4)軸線的夾角可調。
3.根據權力要求2所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:水平力施加裝置包括滑輪(3-3)、連接線(3-11)和加重裝置(3-4)，連接線(3-11) —端與加重裝置(3-4)連接，連接線(3-11)另一端繞過滑輪(3-3 )與試驗容器(3-6 )連接，滑輪(3-3 )與試驗容器(3_6 )之間的連接線(3-11)水平。
4.根據權力要求3所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:連接線(3-11)通過彈簧(3-12)與試驗容器(3-6)連接。
5.根據權利要求4所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:加壓系統(tǒng)(4)包括氣瓶(4-1)、閥門(4-2)、壓力表(4-3)和氣管(4-4)，氣管(4-4) 一端與氣瓶(4_1)連接，氣管(4-4 )另一端伸入試驗容器(3-6 )內，閥門(4-2 )和壓力表(4-3 )設置于氣管(4_4 )上。
6.根據權利要求5所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:試驗容器(3-6)上設置有排氣閥。
7.根據權利要求6所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:試驗容器(3-6)底部設置有滾輪(3-9 )。
8.根據權利要求7所述的滑臺式套管磨損機，其特征在于:試驗容器(3-6)由透明材料制成。
【文檔編號】G01N19/00GK103760095SQ201410019081
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】張智, 李海洋, 黃凱文, 曾春珉, 張超, 李炎軍, 吳江, 黃亮, 楊仲涵, 劉賢玉, 張烈輝, 鐘雨師, 曾德智, 扈俊穎, 侯鐸, 施太和 申請人:中海石油(中國)有限公司湛江分公司, 西南石油大學