一種高溫螺桿鉆具試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油天然氣行業(yè)的鉆具測試領域,具體涉及一種高溫螺桿鉆具試驗臺，包括負載系統(tǒng)、水路循環(huán)系統(tǒng)、固定安裝系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和鉆具加溫系統(tǒng)，負載系統(tǒng)包括制動器、減速箱和扭矩傳感器，水路循環(huán)系統(tǒng)包括分水傳動總成、泥漿泵和循環(huán)水管路，固定安裝系統(tǒng)包括底座、鉆具托舉機構和尾端夾持機構，鉆具加溫系統(tǒng)由若干介質加溫箱組成，制動器、減速箱、扭矩傳感器、分水傳動總成、若干介質加溫箱、鉆具托舉機構和尾端夾持機構依次順序固定連接在底座上，待測試螺桿鉆具穿過介質加溫箱。本發(fā)明的有益效果為，其具有鉆具加溫系統(tǒng)，該加溫系統(tǒng)可真實模擬鉆具在井內的實際工況，從而比較真實的測出鉆具在高溫下的使用性能。
【專利說明】
一種高溫螺桿鉆具試驗臺
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣行業(yè)的鉆具測試領域，具體涉及一種高溫螺桿鉆具試驗臺O
【背景技術】
[0002]隨著定向井、叢式井和水平井數(shù)量、鉆進深度的增加，螺桿鉆具在深井中的環(huán)境溫度與壓力不斷增加，螺桿鉆具已在國內各大油田推廣使用，并取得了較好的鉆進效果，但考慮到螺桿鉆具的自身結構、使用方式等原因，螺桿鉆具壽命較短；由于深孔鉆進時，深度較大，起下鉆耗費時間較長，如螺桿鉆具的生產(chǎn)或修理質量的原因導致在井下停鉆，則會造成較大的時間以及經(jīng)濟損失；以及環(huán)境復雜以及高溫下螺桿鉆具性能變化，會造成螺桿鉆具鉆進效率變低，甚至失效等情況。
[0003]根據(jù)生產(chǎn)實際的需要，國內各大油田先后研制了自己的螺桿鉆具動態(tài)測試試驗臺，該試驗臺可以測試新購置的螺桿鉆具與經(jīng)過修復的螺桿鉆具的實際性能，大大提高鉆具的使用效率，但研制費用昂貴、結構龐大。并且多數(shù)試驗臺無法實現(xiàn)加溫功能，無法真實模擬井下的情況，無法在下井使用前，真實測試鉆具在高溫下的性能，更無法測繪出螺桿鉆具標準中規(guī)定的定排量ΛΡ-η，及其他曲線，即使測繪出性能曲線，也不能反映螺桿鉆具的真實特性。
[0004]現(xiàn)有的具有加熱功能的試驗臺，采用的是在外部加熱循環(huán)介質，通過外部加熱油箱對循環(huán)介質進行加熱后，再通過循環(huán)管路輸送到螺桿鉆具中。其結果是循環(huán)介質的熱量在管線中有損失，螺桿鉆具的性能也會因其工作環(huán)境與井下環(huán)境不同而受影響，進而影響測試精度。
[0005]對于循環(huán)介質的選擇也達不到井下實際工況，在地面，壓強較小，水的沸點為100°C，而在井下，由于地層壓力以及液柱產(chǎn)生的壓強較大，水的沸點相應提高，如在地面一個大氣壓下加熱到100°C以上，水則會產(chǎn)生汽化現(xiàn)象，此時不能使用水作為循環(huán)介質。
[0006]國內有的生產(chǎn)廠為了單純獲得大輸出扭矩，在設計計算中對定、轉子的配合采用了大過盈，在對鉆具馬達作灌水試驗時，滴漏很小，甚至出現(xiàn)滴水不漏的現(xiàn)象。此種鉆具用于深井或超深井作業(yè)時，由于井下溫度的不斷升高，橡膠膨脹嚴重，定、轉子之間的過盈量進一步加大，往往會因為摩擦扭矩過大而使鉆具傳動軸或萬向軸斷裂及定子脫膠，造成鉆具失效。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其具有對螺桿鉆具進行加熱的鉆具加溫系統(tǒng)，不需要通過循環(huán)管路內的循環(huán)介質對螺桿鉆具加熱。
[0008]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:一種高溫螺桿鉆具試驗臺，包括負載系統(tǒng)、水路循環(huán)系統(tǒng)、固定安裝系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)，所述負載系統(tǒng)包括制動器、減速箱和扭矩傳感器，所述水路循環(huán)系統(tǒng)包括分水傳動總成、泥漿栗和循環(huán)水管路，所述固定安裝系統(tǒng)包括底座、鉆具托舉機構和尾端夾持機構，還包括鉆具加溫系統(tǒng)，所述鉆具加溫系統(tǒng)由若干介質加溫箱組成，所述制動器、減速箱、扭矩傳感器、分水傳動總成、若干介質加溫箱、鉆具托舉機構和尾端夾持機構依次順序固定連接在所述底座上，待測試螺桿鉆具依次穿過若干所述介質加溫箱并由若干所述介質加溫箱控制其工作的環(huán)境溫度，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端與所述分水傳動總成連接，所述待測試螺桿鉆具的另一端由所述鉆具托舉機構及尾端夾持機構進行固定，所述中央控制系統(tǒng)可控制介質加溫箱對所述待測試螺桿鉆具進行加熱。
[0009]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0010]進一步，所述介質加溫箱包括介質腔外管、介質腔內管和加熱倉，所述介質腔外管套設在所述介質腔內管的外部，所述介質腔內管與介質腔外管之間形成裝有加熱介質的介質腔，所述加熱倉固定在所述介質腔外管上且可對所述介質腔內的加熱介質進行加熱，所述待測試螺桿鉆具從所述介質腔內管中穿過。
[0011]進一步，所述介質腔外管的外部還套設有保溫管，所述保溫管與所述介質腔外管之間形成空腔且所述空腔內填充有保溫材料。
[0012]進一步，所述保溫管的兩端分別與豎直設置的支板的上端固定連接，所述支板的下端與所述底座固定連接。
[0013]進一步，所述介質腔內的加熱介質為空氣，所述加熱倉與所述介質腔連通，所述加熱倉內設有電加熱器，所述電加熱器與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。
[0014]進一步，所述加熱倉的外部設置有保溫盒。
[0015]進一步，所述介質加溫箱還包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器可測定所述介質腔內加熱介質的溫度，所述第二溫度傳感器可測定所述介質腔內管的管內溫度，所述第一溫度傳感器與第二溫度傳感器均與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。
[0016]進一步，相鄰的介質加溫箱通過所述介質腔外管及介質腔內管端部封堵的法蘭盤連接，不同的所述介質加溫箱的介質腔不連通。
[0017]進一步，所述介質加溫箱與所述分水傳動總成之間設置有漏液收集箱，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端穿過所述漏液收集箱后與所述分水傳動總成連接。
[0018]進一步，所述制動器為液壓失效保護制動器，所述鉆具托舉機構包括與所述底座固定連接的滑軌，所述滑軌上設置有可移動托舉架，所述鉆具托舉機構通過所述可移動托舉架對所述待測試螺桿鉆具進行托舉支撐。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1.本發(fā)明提供的高溫螺桿鉆具試驗臺具有鉆具加溫系統(tǒng)，該加溫系統(tǒng)可真實模擬鉆具在井內的實際工況，從外部對鉆具進行加熱，從而比較真實的測出鉆具在高溫下的使用性能。
[0021]2.本發(fā)明提供的高溫螺桿鉆具試驗臺的加溫系統(tǒng)設計為供螺桿鉆具穿過的介質加溫箱，與現(xiàn)有技術中的采用的外部加熱循環(huán)介質后再通過循環(huán)管路對螺桿鉆具進行加熱的技術相比，本發(fā)明的介質加溫箱更加節(jié)能，不存在熱量在循環(huán)管路內散失的弊端。
[0022]3.本發(fā)明提供的高溫螺桿鉆具試驗臺的介質加溫箱設計為多個通過端部法蘭串聯(lián)的結構，不同的介質加溫箱的介質腔不連通，且每個介質加溫箱均設置有第一及第二溫度傳感器，第一及第二溫度傳感器與中央控制系統(tǒng)信號連接，從而可以實現(xiàn)對螺桿鉆具試驗溫度的準確及靈活的調節(jié)，可通過控制不同介質加溫箱的不同溫度，以模擬出螺桿鉆具在實際工作中不同深度處可能存在的溫度差異。
[0023]4.本發(fā)明提供的高溫螺桿鉆具試驗臺的介質加溫箱與所述分水傳動總成之間設置有漏液收集箱，可對螺桿鉆具進行灌水試驗，測定滴漏情況。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的一種高溫螺桿鉆具試驗臺的總體裝置示意圖；
[0025]圖2為圖1所示高溫螺桿鉆具試驗臺的介質加溫箱的主視圖；
[0026]圖3為圖1所示高溫螺桿鉆具試驗臺的介質加溫箱的側視圖。
[0027]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0028]1.底座；2.制動器;3.減速箱;4.扭矩傳感器;5.分水傳動總成;6.漏液收集箱;7.介質加溫箱;8.鉆具托舉機構;9.尾端夾持機構；
[0029]70.支板;71.保溫管;72.介質腔外管;73.介質腔內管;74.加熱倉;75.保溫盒;76.法蘭盤;77.第一溫度傳感器;78.第二溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0031]如圖1至圖2所示，本發(fā)明提供一種高溫螺桿鉆具試驗臺，包括負載系統(tǒng)、水路循環(huán)系統(tǒng)、固定安裝系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)，所述負載系統(tǒng)包括制動器2、減速箱3和扭矩傳感器4，所述水路循環(huán)系統(tǒng)包括分水傳動總成5、泥漿栗和循環(huán)水管路，所述固定安裝系統(tǒng)包括底座
1、鉆具托舉機構8和尾端夾持機構9，其特征在于，還包括鉆具加溫系統(tǒng)，所述鉆具加溫系統(tǒng)由若干介質加溫箱7組成，所述制動器2、減速箱3、扭矩傳感器4、分水傳動總成5、若干介質加溫箱7、鉆具托舉機構8和尾端夾持機構9依次順序固定連接在所述底座I上，待測試螺桿鉆具依次穿過若干所述介質加溫箱7并由若干所述介質加溫箱7控制其工作的環(huán)境溫度，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端與所述分水傳動總成5連接，所述待測試螺桿鉆具的另一端由所述鉆具托舉機構8及尾端夾持機構9進行固定，所述中央控制系統(tǒng)可控制介質加溫箱對所述待測試螺桿鉆具進行加熱。所述制動器、減速箱、扭轉傳感器及分水傳動總成依次順序連接，其連接方式為現(xiàn)有技術。
[0032]進一步，所述介質加溫箱7包括介質腔外管72、介質腔內管73和加熱倉74，所述介質腔外管72套設在所述介質腔內管73的外部，所述介質腔內管73與介質腔外管72之間形成裝有加熱介質的介質腔，所述加熱倉74固定在所述介質腔外管72上且可對所述介質腔內的加熱介質進行加熱，所述待測試螺桿鉆具從所述介質腔內管73中穿過。
[0033]進一步，所述介質腔外管72的外部還套設有保溫管71，所述保溫管71與所述介質腔外管72之間形成空腔且所述空腔內填充有保溫材料。
[0034]進一步，所述保溫管71的兩端分別與豎直設置的支板70的上端固定連接，所述支板70的下端與所述底座I固定連接。
[0035]進一步，所述介質腔內的加熱介質為空氣，所述加熱倉74與所述介質腔連通，所述加熱倉74內設有電加熱器，所述電加熱器與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。所述介質腔內的加熱介質根據(jù)試驗需要也可選擇空氣以外的其他介質，比如較高沸點的油或其他液體。
[0036]進一步，所述加熱倉74的外部設置有保溫盒75。
[0037]進一步，所述介質加溫箱7還包括第一溫度傳感器77和第二溫度傳感器78，所述第一溫度傳感器77可測定所述介質腔內加熱介質的溫度，所述第二溫度傳感器78可測定所述介質腔內管73的管內溫度，所述第一溫度傳感器77與第二溫度傳感器78均與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。
[0038]進一步，相鄰的介質加溫箱7通過所述介質腔外管72及介質腔內管73端部封堵的法蘭盤76連接，不同的所述介質加溫箱7的介質腔不連通。每個所述介質腔的兩端均封閉，以減少熱量散失，同時封閉環(huán)境可使加熱介質承受一定強度的的壓強，有利于提高介質腔內的溫度。
[0039]進一步，所述介質加溫箱7與所述分水傳動總成5之間設置有漏液收集箱6，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端穿過所述漏液收集箱6后與所述分水傳動總成5連接。
[0040]進一步，所述制動器2為液壓失效保護制動器，所述鉆具托舉機構8包括與所述底座I固定連接的滑軌，所述滑軌上設置有可對所述待測試螺桿鉆具進行托舉支撐的可移動托舉架。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高溫螺桿鉆具試驗臺，包括負載系統(tǒng)、水路循環(huán)系統(tǒng)、固定安裝系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)，所述負載系統(tǒng)包括制動器(2)、減速箱(3)和扭矩傳感器(4)，所述水路循環(huán)系統(tǒng)包括分水傳動總成(5)、泥漿栗和循環(huán)水管路，所述固定安裝系統(tǒng)包括底座(I)、鉆具托舉機構(8)和尾端夾持機構(9)，其特征在于，還包括鉆具加溫系統(tǒng)，所述鉆具加溫系統(tǒng)由若干介質加溫箱(7)組成，所述制動器(2)、減速箱(3)、扭矩傳感器(4)、分水傳動總成(5)、若干介質加溫箱(7)、鉆具托舉機構(8)和尾端夾持機構(9)依次順序固定連接在所述底座(I)上，待測試螺桿鉆具依次穿過若干所述介質加溫箱(7)并由若干所述介質加溫箱(7)控制其工作的環(huán)境溫度，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端與所述分水傳動總成(5)連接，所述待測試螺桿鉆具的另一端由所述鉆具托舉機構(8)及尾端夾持機構(9)進行固定，所述中央控制系統(tǒng)可控制介質加溫箱對所述待測試螺桿鉆具進行加熱。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述介質加溫箱(7)包括介質腔外管(72)、介質腔內管(73)和加熱倉(74)，所述介質腔外管(72)套設在所述介質腔內管(73)的外部，所述介質腔內管(73)與介質腔外管(72)之間形成裝有加熱介質的介質腔，所述加熱倉(74)固定在所述介質腔外管(72)上且可對所述介質腔內的加熱介質進行加熱，所述待測試螺桿鉆具從所述介質腔內管(73)中穿過。3.根據(jù)權利要求2所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述介質腔外管(72)的外部還套設有保溫管(71)，所述保溫管(71)與所述介質腔外管(72)之間形成空腔且所述空腔內填充有保溫材料。4.根據(jù)權利要求3所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述保溫管(71)的兩端分別與豎直設置的支板(70)的上端固定連接，所述支板(70)的下端與所述底座(I)固定連接。5.根據(jù)權利要求2所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述介質腔內的加熱介質為空氣，所述加熱倉(74)與所述介質腔連通，所述加熱倉(74)內設有電加熱器，所述電加熱器與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。6.根據(jù)權利要求2至5任一項所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述加熱倉(74)的外部設置有保溫盒(75)。7.根據(jù)權利要求2至5任一項所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述介質加溫箱(7)還包括第一溫度傳感器(77)和第二溫度傳感器(78)，所述第一溫度傳感器(77)可測定所述介質腔內加熱介質的溫度，所述第二溫度傳感器(78)可測定所述介質腔內管(73)的管內溫度，所述第一溫度傳感器(77)與第二溫度傳感器(78)均與所述中央控制系統(tǒng)信號連接。8.根據(jù)權利要求2至5任一項所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，相鄰的介質加溫箱(7)通過所述介質腔外管(72)及介質腔內管(73)端部封堵的法蘭盤(76)連接，不同的所述介質加溫箱(7)的介質腔不連通。9.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述介質加溫箱(7)與所述分水傳動總成(5)之間設置有漏液收集箱(6)，所述待測試螺桿鉆具的動力輸出端穿過所述漏液收集箱(6)后與所述分水傳動總成(5)連接。10.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的一種高溫螺桿鉆具試驗臺，其特征在于，所述制動器(2)為液壓失效保護制動器，所述鉆具托舉機構(8)包括與所述底座(I)固定連接的滑軌，所述滑軌上設置有可對所述待測試螺桿鉆具進行托舉支撐的可移動托舉架。
【文檔編號】G01M13/00GK105910810SQ201610383229
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】陸洪智, 吳翔, 蔣國盛, 劉青, 吳水平, 維克多·費多羅維奇·契霍特金, 青川, 彭少龍
【申請人】中國地質大學（武漢）, 湖北長江精工材料技術有限公司