本發(fā)明涉及石油勘探鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國油氣資源勘探的不斷深入，各種沖擊作用的鉆井工具的應(yīng)用范圍不斷擴大，其性能優(yōu)劣直接影響鉆井的破巖效率。

鉆井工具使用時需要利用專用的測試系統(tǒng)對其進行性能測試，獲得相應(yīng)的壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。然而，由于這些鉆井工具工作時會產(chǎn)生劇烈的液壓波動和強烈的機械震動作用，容易導(dǎo)致測試系統(tǒng)本身很快損壞，因此對測試系統(tǒng)的安全性、可靠性和壽命都提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

因此，有必要提出一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，其能夠適用于液壓劇烈波動和機械振動強烈的工況，可靠地獲取待測工具的性能參數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，能夠適用于液壓劇烈波動和機械振動強烈的工況，可靠地獲取待測工具的壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，包括：

測試臺，所述測試臺具有用于支撐待測工具的底座，所述待測工具具有中空的縱長本體，其具有相對的介質(zhì)入口端和介質(zhì)出口端；在所述底座與所述待測工具之間設(shè)置有沖擊感應(yīng)器；所述測試臺的下部設(shè)置有減震裝置；

介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，其能分別與所述待測工具的介質(zhì)入口端和介質(zhì)出口端相連通，所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)通過管線設(shè)置有：泥漿泵、儲水箱以及蓄能器；與所述介質(zhì)入口端、介質(zhì)出口端相連通的位置分別設(shè)置有鉆井液入口壓力表和鉆井液出口壓力表；

數(shù)據(jù)處理單元，其與所述沖擊傳感器、鉆井液入口壓力表和鉆井液出口壓力表電性連接。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述測試臺的底座上設(shè)置有支撐件，所述支撐件上設(shè)置有至少一個卡合部。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述待測工具呈管狀，所述卡合部為內(nèi)徑大于所述待測工具外徑的圓環(huán)，至少一個卡合部位于靠近所述測試工具的介質(zhì)入口端。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述減震裝置設(shè)置在所述底座的外圍，其最低位置低于所述底座，能將所述底座懸空。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述減震裝置的形式包括下述中的任意一種：充氣式、液壓式。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述蓄能器設(shè)置在所述介質(zhì)入口端至所述泥漿泵之間的管線上。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述儲水箱位于所述介質(zhì)出口端至所述泥漿泵之間的管線上。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述泥漿泵設(shè)置有電機，所述電機為無極變頻調(diào)速電機，所述鉆井工具的性能測試系統(tǒng)還包括與所述電機電性連接的控制柜。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)的管線上還設(shè)置有流量計，所述流量計與所述數(shù)據(jù)處理單元電性連接。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述蓄能器為皮囊式充氣蓄能器。

由以上本申請實施方式提供的技術(shù)方案可見，本申請實施方式中提供了一種石油鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，通過在測試臺下部設(shè)置減震裝置，并且在介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)上設(shè)置蓄能器，能夠耐久地工作在液壓劇烈波動、機械沖擊震動強烈的工況環(huán)境中，可靠地獲取壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。并且本申請所提供的鉆井工具的性能測試系統(tǒng)歷經(jīng)數(shù)年的測試工作，實際驗證了：其具有突出的可靠性、安全性和靈活性，能夠準(zhǔn)確地測試得到石油鉆井工具的液壓和機械震動性能參數(shù)。

參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定實施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本申請的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本申請的實施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。

應(yīng)該強調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

圖1是本申請一個實施方式提供的鉆井工具的性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本申請一個實施方式提供的利用鉆井工具的性能測試系統(tǒng)的獲取的機械震動性能測試結(jié)果曲線圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-控制柜；2-泥漿泵；3-儲水箱；4-蓄能器；5-測試臺；6-待測工具；7-沖擊感應(yīng)器；8-減震裝置；9-鉆井液入口壓力表；10-鉆井液出口壓力表；11-流量計；12-數(shù)據(jù)處理單元。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本申請的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本申請。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明提供一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，能夠適用于液壓劇烈波動和機械振動強烈的工況，可靠地獲取壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。

請結(jié)合參閱圖1，本申請實施方式中提供的一種鉆井工具的性能測試系統(tǒng)可以包括：測試臺5，所述測試臺5具有用于支撐待測工具6的底座，所述待測工具6具有中空的縱長本體，其具有相對的介質(zhì)入口端和介質(zhì)出口端；在所述底座與所述待測工具6之間設(shè)置有沖擊感應(yīng)器7；所述測試臺5的下部設(shè)置有減震裝置8；介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，其能分別與所述待測工具6的介質(zhì)入口端和介質(zhì)出口端相連通，所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)通過管線設(shè)置有：泥漿泵2、儲水箱3以及蓄能器4；與所述介質(zhì)入口端、介質(zhì)出口端相連通的位置分別設(shè)置有鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10；數(shù)據(jù)處理單元12，其與所述沖擊傳感器、鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10電性連接。

本申請實施方式中提供了一種石油鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，通過在測試臺5下部設(shè)置減震裝置8，并且在介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)上設(shè)置蓄能器4，能夠耐久地工作在液壓劇烈波動、機械沖擊震動強烈的工況環(huán)境中，可靠地獲取壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。并且歷經(jīng)數(shù)年的測試工作檢驗了其可靠性、安全性和靈活性，能夠準(zhǔn)確地測試得到石油鉆井工具的液壓和機械震動性能參數(shù)。

在本實施方式中，測試臺5用于安裝待測工具6。一般的，待測工具6呈中空的縱長型管狀。所述測試臺5可以包括：底座以及設(shè)置在底座上的支撐件，所述支撐件的長度可以與所述待測工具6的長度相接近。所述支撐件具有相對的底端和頂端，所述底端固定在所述底座上，在所述支撐件上可以設(shè)置有至少一個卡合部，所述卡合部用于卡合所述待測工具6，以便對待測工具6進行限位。具體的，所述卡合部可以為內(nèi)徑略大于所述待測工具6外徑的圓環(huán)。當(dāng)然，所述卡合部的具體形狀和構(gòu)造可以根據(jù)待測工具6的不同而作適應(yīng)性調(diào)整，其并不限于上述舉例，本申請在此并不作具體的限定。此外，所述卡合部的個數(shù)可以為一個也可以為多個，當(dāng)所述卡合部的個數(shù)為一個時，優(yōu)選的，所述卡合部設(shè)置在遠離所述底座的一端。當(dāng)所述卡合部的個數(shù)為多個時，多個所述卡合部可以沿著支撐件的延伸方向均勻布置。

所述待測工具6具有相對的第一端和第二端，相應(yīng)的，所述第一端位置設(shè)置有第一端口，所述第二端位置設(shè)置有第二端口。其中，所述第一端為靠近所述測試臺5底座的一端，所述第一端口為介質(zhì)出口端；相應(yīng)的，所述第二端為遠離所述測試臺5底座的一端，所述第二端口為介質(zhì)入口端。

在所述第一端與所述測試臺5底座之間設(shè)置有所述沖擊感應(yīng)器7。所述沖擊感應(yīng)器7用于感應(yīng)震動沖擊參數(shù)，具體的，可以包括：震動沖擊頻率、震動作用力。

在本實施方式中，在所述測試臺5的下部設(shè)置有減震裝置8。具體的，例如所述測試臺5可以設(shè)置在所述底座的外圍，其最低位置低于所述底座，從而能夠?qū)⑺鰷y試臺5懸空。使用時，所述減震裝置8用于吸收待測工具6工作產(chǎn)生的強烈機械震動并減緩噪聲。具體的，所述減震裝置8的形式可以為：充氣式減震裝置、液壓式減震裝置，或者還可以為可變阻尼的形式等。

在本實施方式中，所述減震裝置8的具體形式并不限于上述舉例，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在本申請的技術(shù)精髓啟示下，還可能做出其他的變更，但只要其實現(xiàn)的功能和效果與本申請相同或相似，均應(yīng)涵蓋于本申請保護范圍內(nèi)。

在本實施方式中，介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)能分別與所述待測工具6的介質(zhì)入口端和介質(zhì)出口端相連通，用于為所述待測工具6提供模擬鉆井液。具體的，所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)通過管線設(shè)置有泥漿泵2和儲水箱3。其中，所述泥漿泵2用于為所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)提供流動的動力。具體的，所述泥漿泵2設(shè)置有電機，所述電機為無極變頻調(diào)速電機，所述鉆井工具的性能測試系統(tǒng)還包括與所述電機電性連接的控制柜1。通過所述控制柜1可以調(diào)節(jié)所述電機的運行參數(shù)，從而改變提供給所述待測工具6的液體壓力和流量。其中，儲水箱3一方面用于接收從待測工具6的介質(zhì)出口端流出的液體，另一方面用于向所述泥漿泵2提供液體。具體的，所述儲水箱3可以位于所述介質(zhì)出口端至所述泥漿泵2之間的管線上，其具有相對的上入口和下出口。其中，所述上入口的高度高于所述下出口的高度。所述上入口通過管線與所述待測工具6的介質(zhì)出口端相連通，所述下出口通過管線與所述泥漿泵2相連通。當(dāng)所述泥漿泵2啟動后，將所述儲水箱3中的液體抽入，增壓后泵出，泵出的液體經(jīng)過管線流入待測工具6的介質(zhì)入口端，流經(jīng)待測工具6后，從待測工具6的介質(zhì)出口端重新流入所述儲水箱3中，實現(xiàn)了介質(zhì)(模擬鉆井液體)的循環(huán)利用。

在本實施方式中，所述循環(huán)管線上通過設(shè)置所述蓄能器4可以減緩管線中的液壓波動，從而保護整個鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，同時保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

其中，蓄能器4是液壓氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它能在適當(dāng)?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要時，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補供給系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，以保證整個系統(tǒng)壓力正常。

一般的，循環(huán)管線中循環(huán)的液體是不可壓縮的液體，或者說壓縮的空間十分有限。也就是說利用循環(huán)液體是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質(zhì)來轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。在一個實施方式中，所述蓄能器4可以為利用氣體(例如氮氣)的可壓縮性質(zhì)研制的皮囊式充氣蓄能器。皮囊式蓄能器4由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當(dāng)壓力升高時油液進入蓄能器4，氣體被壓縮，系統(tǒng)管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力下降時壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。

在本實施方式中，所述蓄能器4的具體形式并不限于上述舉例，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在本申請的技術(shù)精髓啟示下，還可能做出其他的變更，但只要其實現(xiàn)的功能和效果與本申請相同或相似，均應(yīng)涵蓋于本申請保護范圍內(nèi)。

具體的，所述蓄能器4可以設(shè)置在所述介質(zhì)入口端至所述泥漿泵2之間的管線上。當(dāng)所述蓄能器4位于所述介質(zhì)入口端的上游管線上時，其能夠吸收提供給介質(zhì)入口端的液體的液壓波動，使得進入介質(zhì)入口端的液體具有穩(wěn)定的壓力。

在本實施方式中，與所述介質(zhì)入口端、介質(zhì)出口端相連通的位置分別設(shè)置有鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10。其中，所述鉆井液入口壓力表9用于測試所述待測工具6介質(zhì)入口端的壓力；所述鉆井液出口壓力表10用于測試所述待測工具6介質(zhì)出口端的壓力。所述鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10分別與所述數(shù)據(jù)處理單元12電性連接，已將感測到的壓力信號傳輸給所述數(shù)據(jù)處理單元12。

在本實施方式中，數(shù)據(jù)處理單元12與所述沖擊傳感器、鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10電性連接。所述沖擊傳感器獲取的感應(yīng)信號包括：沖擊作用力和作用頻率傳輸給所述數(shù)據(jù)處理單元12。所述鉆井液入口壓力表9和鉆井液出口壓力表10獲取的壓力信號傳輸給所述數(shù)據(jù)處理單元12。

進一步的，所述介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)的管線上還可以設(shè)置有流量計11，所述流量計11與所述數(shù)據(jù)處理單元12電性連接。所述流量計11用于獲取所述循環(huán)管線中的液體流量。當(dāng)所述流量計11與所述數(shù)據(jù)處理單元12電性連接時，可以將其獲取的流量信號傳輸給所述數(shù)據(jù)處理單元12。

在一個具體的實施方式中，當(dāng)利用該鉆井工具的性能測試系統(tǒng)進行測試時，可以通過調(diào)整泥漿泵2電機的頻率的方式改變泥漿泵2輸出介質(zhì)的流量，在預(yù)定的泥漿泵2輸出介質(zhì)的流量下，分別記錄下鉆井液入口壓力表9獲取的介質(zhì)入口壓力、鉆井液出口壓力表10獲取的介質(zhì)出口壓力、沖擊感應(yīng)器7獲取的作用力和作用頻率。后續(xù)數(shù)據(jù)處理單元12將上述獲取的數(shù)據(jù)處理獲取機械震動測試結(jié)果。

在一個具體的實施方式中，利用該鉆井工具的性能測試系統(tǒng)對ycq178-50的鉆井工具進行性能測試，獲取的機械震動測試結(jié)果請參考圖2所示。其中橫坐標(biāo)表示泥漿泵2輸出介質(zhì)的流量；縱坐標(biāo)分別表示壓耗和作用頻率。從圖中的曲線可以看出，隨著泥漿泵2輸出介質(zhì)的流量的增大，壓耗緩慢地遞增；隨著泥漿泵2輸出介質(zhì)的流量的增大，作用頻率較快遞增。

本申請實施方式中提供了一種石油鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，通過在測試臺5下部設(shè)置減震裝置8，并且在介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)上設(shè)置蓄能器4，能夠耐久地工作在液壓劇烈波動、機械沖擊震動強烈的工況環(huán)境中，可靠地獲取壓耗、沖擊頻率等性能參數(shù)。并且本申請所提供的鉆井工具的性能測試系統(tǒng)歷經(jīng)數(shù)年的測試工作，實際驗證了：其具有突出的可靠性、安全性和靈活性，能夠準(zhǔn)確地測試得到石油鉆井工具的液壓和機械震動性能參數(shù)。

此外，由于本申請所提供的石油鉆井工具的性能測試系統(tǒng)，其具有介質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，測試所用的介質(zhì)能夠循環(huán)利用，具有較高的經(jīng)濟性和環(huán)保性，不會對環(huán)境造成污染。

進一步的，泥漿泵2的電機為無極變頻調(diào)速電機，所述鉆井工具的性能測試系統(tǒng)還包括與所述電機電性連接的控制柜1。通過所述控制柜1可以調(diào)節(jié)所述電機的運行參數(shù)，從而改變提供給所述待測工具6的液體壓力和流量，進而可以對不同的工況進行模擬測試。

本文引用的任何數(shù)字值都包括從下限值到上限值之間以一個單位遞增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之間存在至少兩個單位的間隔即可。舉例來說，如果闡述了一個部件的數(shù)量或過程變量(例如溫度、壓力、時間等)的值是從1到90，優(yōu)選從20到80，更優(yōu)選從30到70，則目的是為了說明該說明書中也明確地列舉了諸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。對于小于1的值，適當(dāng)?shù)卣J為一個單位是0.0001、0.001、0.01、0.1。這些僅僅是想要明確表達的示例，可以認為在最低值和最高值之間列舉的數(shù)值的所有可能組合都是以類似方式在該說明書明確地闡述了的。

除非另有說明，所有范圍都包括端點以及端點之間的所有數(shù)字。與范圍一起使用的“大約”或“近似”適合于該范圍的兩個端點。因而，“大約20到30”旨在覆蓋“大約20到大約30”，至少包括指明的端點。

披露的所有文章和參考資料，包括專利申請和出版物，出于各種目的通過援引結(jié)合于此。描述組合的術(shù)語“基本由…構(gòu)成”應(yīng)該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實質(zhì)上沒有影響該組合的基本新穎特征的其他元件、成分、部件或步驟。使用術(shù)語“包含”或“包括”來描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實施方式。這里通過使用術(shù)語“可以”，旨在說明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個元件、成分、部件或步驟能夠由單個集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的公開“一”或“一個”并不說為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

本說明書中的上述各個實施方式均采用遞進的方式描述，各個實施方式之間相同相似部分相互參照即可，每個實施方式重點說明的都是與其他實施方式不同之處。

以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施方式，雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施方式的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。