測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種油田鉆井參數(shù)測定的實驗裝置，具體涉及一種用于水平井和大位移井的測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣鉆井套管井段，具有良好潤滑性能的鉆井液能減小鉆桿對套管的機械磨損，從而延長套管的使用壽命并保證井下鉆井作業(yè)的安全。
[0003]對于以滑動鉆進(jìn)為主要鉆進(jìn)方式的水平井和大位移井而言，鉆桿與套管之間緊密接觸，鉆桿與套管之間的滑動摩擦系數(shù)便成為了評價鉆井液潤滑性能最重要的參數(shù)。但現(xiàn)有技術(shù)中沒有能用于較準(zhǔn)確地測定鉆桿與套管之間的滑動摩擦系數(shù)的裝置。這對于評價用于以滑動鉆進(jìn)為主要鉆進(jìn)方式的水平井和大位移井套管井段鉆井液的潤滑性帶來了難度。
[0004]因此，需要一種用于能較準(zhǔn)確地測定鉆桿與套管之間的滑動摩擦系數(shù)的裝置，以用于準(zhǔn)確評價用于鉆桿與套管之間的鉆井液的潤滑性能。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的裝置，其能較準(zhǔn)確地測定鉆桿與套管之間的滑動摩擦系數(shù)以便于評價鉆桿與套管之間的鉆井液的潤滑性能。
[0006]本實用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的裝置，包括:
[0007]包含套管與鉆桿的摩擦機構(gòu)，其還包括為鉆桿的勻速摩擦鉆進(jìn)提供驅(qū)動力的驅(qū)動件和連接套筒的套管夾持器，其中，鉆桿穿過套筒且與套筒貼合，套筒軸向固定地設(shè)在套管夾持器內(nèi)；
[0008]動態(tài)鉆井液供應(yīng)機構(gòu)，其與摩擦機構(gòu)連接，為鉆桿與套管的勻速摩擦鉆進(jìn)提供動態(tài)鉆井液；
[0009]壓力機構(gòu)，與套管夾持器連接，為套管與鉆桿的摩擦鉆進(jìn)提供貼靠壓力；和
[0010]測試機構(gòu)，其包括測定鉆桿的推動力的第一測試單元和用于測試套管與鉆桿間的貼靠壓力的第二測試單元。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點。通過套管與鉆桿的摩擦機構(gòu)、動態(tài)鉆井液供應(yīng)機構(gòu)和壓力機構(gòu)能夠模擬實際鉆井過程中套管與鉆桿之間的摩擦工況。通過測試機構(gòu)測得作用在鉆桿的推動力和套管與鉆桿之間的貼靠力，從而能夠用于評價套管與鉆桿之間的滑動摩擦系數(shù)大小。通過滑動摩擦系數(shù)的大小能夠較準(zhǔn)確地評價鉆桿與套管之間的鉆井液的潤滑性能的好壞。例如，用于鉆桿與套管之間、使得鉆進(jìn)過程中的滑動摩擦系數(shù)小的鉆井液，潤滑性能較好。
[0012]在一個實施例中，所述動態(tài)鉆井液供應(yīng)機構(gòu)包括:
[0013]存儲有鉆井液的儲液罐，其內(nèi)設(shè)有對鉆井液進(jìn)行攪拌的攪拌器；
[0014]輸送栗，與儲液鍾連接，將儲液鍾內(nèi)的鉆井液運送到套官內(nèi)；和
[0015]鉆井液回收組件，對從套管內(nèi)流出的鉆井液進(jìn)行回收。在儲液罐設(shè)置攪拌器能夠減少鉆井液中的固相添加物或組分的沉淀，從而使得鉆井液的性能更均衡。另外，輸送泵和鉆井液回收組件在鉆桿鉆井過程中使得套管與鉆桿之間一直有流動的鉆井液。更符合實際工況，因此，測試得到的滑動摩擦系數(shù)更接近實際工況。
[0016]在一個實施例中，所述壓力機構(gòu)包括活塞缸和為活塞缸提供壓力的機械助力泵，其中，機械助力泵與活塞缸的無桿腔端連接，活塞缸的活塞桿穿過套管夾持器抵接套管。機械助力泵將流體壓到活塞缸的無桿腔推動活塞桿向套管移動，套管在徑向上移動從而改變與鉆桿之間的貼靠力的大小。因此，若作用在套管與鉆桿之間的貼靠力相同，相同的推動力作用下鉆桿移動速度越快的，鉆桿與套管之間的滑動摩擦系數(shù)越小。
[0017]在一個優(yōu)選的實施例中，所述活塞桿的端頭面積比活塞桿的橫截面積大，所述活塞桿與套管夾持器動密封連接。活塞桿的端頭面積比活塞桿的橫截面積大，增大了活塞桿與套管之間的作用面積，減少了套管的局部應(yīng)力。因此，套管更不容易被磨損。
[0018]在一個實施例中，所述套管夾持器包括套筒和分別與套筒的兩端固定連接的兩端的夾持器體，所述套管與套管軸向固定連接，所述鉆桿穿過兩端的夾持器體并與兩端的夾持器體動密封連接。套管夾持器的這種結(jié)構(gòu)方便加工，有利于套管和鉆桿的安裝。
[0019]在一個優(yōu)選的實施例中，所述鉆井液回收組件包括用于對套管內(nèi)流出的鉆井液進(jìn)行降溫處理的冷卻器件和用于加速降溫處理后的鉆井液運送速度的壓力泵，所述冷卻器件與壓力泵連接，所述壓力泵與儲液罐連接。鉆井液經(jīng)過降溫處理后回收到儲液罐，被循環(huán)利用。
[0020]在一個實施例中，所述鉆桿的外徑為25?35mm，長度為500mm。與實際工況接近，測試得到的結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0021]在一個優(yōu)選的實施例中，所述套管的內(nèi)徑比鉆桿的外徑大0.3?0.8_，套筒的長度為300_。在壓力機構(gòu)未加壓時，套管與鉆桿之間為間隙配合。在壓力機構(gòu)加壓時，套管相對鉆桿做徑向運動，套管有一側(cè)與鉆桿緊靠，另一側(cè)允許鉆井液順利流出。
[0022]在一個實施例中，所述驅(qū)動件為步進(jìn)電機，第一測試單元包括連接在步進(jìn)電機與鉆桿之間的推力傳感器和與推力傳感器連接的顯示器。第一測試單元測試得到步進(jìn)電機對鉆桿的推動力。
[0023]在一個實施例中，第二測試單元包括設(shè)在套管與鉆桿的摩擦面上的壓力傳感器、設(shè)在鉆桿上的速度傳感器以及用于與壓力傳感器和速度傳感器連接的存儲顯示器件。第二測試單元測試得到鉆桿與套管之間的貼靠力以及鉆桿的鉆進(jìn)速度。在鉆進(jìn)過程中，一般是要求鉆桿做勻速鉆進(jìn)。
【附圖說明】
[0024]圖1所示是本實用新型的測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的裝置的一種具體實施例。
[0025]圖2所示是圖1中的摩擦機構(gòu)的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0027]在圖1中示出了本實用新型的測定鉆桿與套管的滑動摩擦系數(shù)的實驗裝置的一種具體實施例。在該實施例中，該裝置主要包括:包含套管8與鉆桿9的摩擦機構(gòu)、動態(tài)鉆井液供應(yīng)機構(gòu)、壓力機構(gòu)5和測試機構(gòu)。其中，摩擦機構(gòu)還包括驅(qū)動鉆桿9的驅(qū)動件12和用于連接套管8的套管夾持器7。在本實施例中，驅(qū)動件12優(yōu)選為步進(jìn)電機。另外，鉆桿9穿過套管8且與套管8貼合，套管8軸向固定地設(shè)在套管夾持器7內(nèi)。
[0028]在一個優(yōu)選的實施例中，如圖2所示，套管夾持器7主要包括套筒7.2和連接在套筒7.2的兩側(cè)的夾持器體7.1和7.3。兩側(cè)的夾持器體7.1和7.3和套筒7.2組成套管夾持器7的外殼。套管8軸向固定地設(shè)置在套筒7.2內(nèi)，套管8在徑向方向上與套筒7.2的內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性墊圈7.6。在左側(cè)的夾持器體7.3與右側(cè)的夾持器體7.1上分別設(shè)有出液口 7.8和進(jìn)液口 7.7。鉆桿9依次穿過右側(cè)的夾持器體7.1、套管8和左側(cè)的夾持器體7.3，鉆桿9與右側(cè)的夾持器體7.1之間、鉆桿9與左側(cè)的夾持器體7.3之間均通過密封件
7.5形成動密封，以實現(xiàn)套管8與鉆桿9貼靠時鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的密封。
[0029]在一個優(yōu)選的實施例中，鉆桿9的外徑為25?35mm，長度為500mm。相應(yīng)地，套管