一種立式動載套管磨損試驗機制造技術

本發明專利技術提供一種立式動載套管磨損試驗機，包括：加載系統，包含前支座、后支座、導軌部及彈性移動部，導軌部包括直軌，直軌連接于前支座及后支座之間，彈性移動部能移動的套設在直軌上；旋轉系統，設有旋轉電機，旋轉電機通過電機支架固定在彈性移動部上，其下端的輸出軸向下依次連接有聯軸器、扭矩傳感器及鉆桿部；激振系統，包括激振電機及偏心轉動部，激振電機通過電機安裝架固定在前支座上，偏心轉動部能轉動的穿設于前支座上的通孔；裝夾系統，位于導軌部的下側，其設有中空的泥漿槽、平臺部及升降機；機架，包括底座及多個設置在底座上的前立柱、中部立柱及后立柱。本發明專利技術采用立式設計結構，實現對套管與鉆桿接頭之間多種磨損工況的模擬。

【技術實現步驟摘要】
一種立式動載套管磨損試驗機
本專利技術屬于石油開采領域，具體而言，涉及一種立式動載套管磨損試驗機。
技術介紹
油氣井鉆探過程中，鉆桿接頭與套管的磨損是一種典型的桿-套磨損，這種磨損導致用于隔離巖層和支撐井壁的套管壁厚減薄、強度降低，造成鉆井過程中的安全隱患，對鉆井效率產生了影響。據相關數據統計表明，由于套管磨損直接帶來的經濟損失高達十億美元以上。管套磨損在中國鉆井工程中已成為一個急需解決的重大技術問題。但是在實際鉆井過程中，由于管套都位于在深井、超深井之中，這對現場觀測及現場試驗帶了困難，所以大多數情形下我們只有通過在實驗室進行模擬研究管套磨損的情況。為了對各種復雜工況下磨損機理進行深入的研究，尤其能夠產生徑向沖擊與滑動復合工況的模擬條件，從而對深井及超深井石油套管磨損規律有一個更全面的研究，并為評價各種防磨技術性能提供基礎試驗手段。目前，利用全尺寸鉆桿試樣與套管試樣來研究鉆桿與套管磨損機理的典型實驗裝置有滑臺式套管磨損試驗機，然而，該磨損試驗機中，鉆桿試樣與套管試樣采用臥式磨損方位，與現實工況中立式磨損方位不符；其利用皮帶的傳遞作用來帶動鉆桿的旋轉，且利用零部件的自重作為回復力，對鉆桿與套管之間的摩擦產生影響，工作狀況不穩定；由于采用臥式方位，其泥漿槽能夠維持的液面高度不能實現鉆桿試樣與套管試樣接觸區的充分潤滑；鉆桿試樣與套管試樣不能完成軸向的相對運動，因而無法模擬現實工況中鉆桿向下的運動。有鑒于此，本專利技術人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研制出一種立式動載套管磨損試驗機，以期解決現有技術存在的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是在于提供一種立式動載套管磨損試驗機，其采用立式設計結構，更符合實際鉆井過程中鉆桿與套管摩擦結構方位，實現了對套管與鉆桿接頭之間多種磨損工況的模擬，其旋轉系統及激振系統的自重完全由機架來承載，不會對試驗產生不良影響，克服了現有技術的缺陷。為此，本專利技術提出一種立式動載套管磨損試驗機，其包括:一加載系統，包括有一前支座、一后支座、一導軌部及一彈性移動部，所述導軌部包括兩沿水平方向并列設置的直軌，所述直軌連接于所述前支座及后支座之間，所述彈性移動部能移動的套設在兩所述直軌上，其前側與一碰撞桿的后端上螺接的碰撞鎖母相接觸，其后側與所述后支座相接觸，所述碰撞桿能移動的設置在所述前支座上；一旋轉系統，其設有一旋轉電機，所述旋轉電機通過一電機支架固定在所述彈性移動部上，其下端的輸出軸向下依次連接有聯軸器、扭矩傳感器及鉆桿部，所述鉆桿部能轉動的穿設于所述彈性移動部上的定位孔，其下端設有一供裝設轉桿試樣的組設部；—激振系統,其包括有一激振電機及一偏心轉動部，所述激振電機通過一電機安裝架固定在所述前支座上，所述偏心轉動部能轉動的穿設于所述前支座上的通孔，其上端與所述激振電機下端的輸出軸相連接，其下端頭套設固定有一下軸承，所述下軸承與所述碰撞桿的?υ端相接觸；一裝夾系統，位于所述導軌部的下側，其設有一中空的泥漿槽、一平臺部及一升降機，所述泥漿槽固定在所述平臺部上，其上端為開口端，所述泥漿槽的側壁上設有一供夾持套管試樣的夾持部，所述升降機的上端與所述平臺部相連接，在所述平臺部上行時，所述鉆桿部的下端能凸伸至所述泥漿槽中；一機架,包括一底座，所述底座上設置有多個前立柱、中部立柱及后立柱，所述前支座的前后兩側對應安裝在所述前立柱及中部立柱上，所述后支座固定在所述后立柱上，其中，所述平臺部的前側、后側分別設有前側豎向滑套及后側豎向滑套，所述前豎向滑套與后側豎向滑套對應套設在所述中部立柱及后立柱上，所述升降機固定在所述底座上。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述鉆桿部包括有一連接短節及一鉆桿連接頭，所述鉆桿連接頭能轉動的對應穿設于所述定位孔，其上端通過所述連接短節與所述扭矩傳感器相連接；其中，所述鉆桿連接頭上間隔套設固定有一圓錐滾子軸承及一滾柱軸承，所述圓錐滾子軸承及滾柱軸承對應嵌設固定于所述定位孔的上端口及下端口；其中，所述組設部包括一環部及一鉆桿試樣擋片，所述環部凸設在所述鉆桿連接頭的外側面上，并靠近所述鉆桿連接頭的下端，所述鉆桿試樣擋片通過螺釘連接在所述鉆桿接頭的下端面上，其外徑大于所述鉆桿連接頭的外徑，所述環部與所述鉆桿試樣擋片之間形成一供裝設所述鉆桿試樣的凹環。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述偏心轉動部包括有一偏心輪軸及一偏心輪，所述偏心輪軸的上端與所述激振電機的輸出軸相連接，其下端套設固定有所述偏心輪，所述下軸承套設在所述偏心輪上；其中，所述偏心輪的外側凸設有一止擋環，所述止擋環相鄰于所述下軸承的上側，所述偏心輪上另套設有一下軸套，所述下軸套相鄰于所述下軸承的下側，其與所述偏心輪之間通過彈簧卡圈卡接固定；其中，所述偏心輪軸能轉動的對應穿設于所述通孔，其外側由上至下依次套設有一上軸套及一上軸承，所述上軸套的上端與所述偏心輪軸外側凸設的環肩接觸，其下端則與所述上軸承相鄰，所所述上軸承則嵌設固定在所述通孔處。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述彈性移動部包括有一電機安裝滑塊、兩彈性部及一推板，所述定位孔位于所述電機安裝滑塊上，所述電機安裝滑塊的兩相對側分別設有套接孔，各所述套接孔與各所述直軌相對應，且所述套接孔中嵌設有一滑套，所述電機安裝滑塊通過所述滑套對應套設在兩所述直軌上，所述推板與所述后支座相鄰，其能移動套設在兩所述直軌上，兩所述彈性部則對應套設在兩所述直軌上，各所述彈性部的兩端對應與所述電機安裝滑塊及所述推板相連接；其中，所述電機安裝滑塊的前側與所述碰撞桿上的所述碰撞鎖母相接觸，所述旋轉系統的電機支架固定在所述電機安裝滑塊上，所述旋轉電機則呈豎向固定在所述電機支架上，所述前支座上另安裝有一激光位移傳感器，所述激光位移傳感器相鄰于所述碰撞桿的一側。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述彈性部包一彈簧、一前側彈簧護套及一后側彈簧護套，所述彈簧的兩端對應嵌設固定在所述前側彈簧護套及后側彈簧護套中，所述前側彈簧護套及后側彈簧護套分別能移動的套設在所述直軌上，所述前側彈簧護套與所述電機安裝滑塊的后側面相連接，所述后側彈簧護套與所述推板相連接。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述后支座上設有一調距機構，所述調距機構包括有一基座、一絲桿及一手動扳手，所述基座位于所述后支座上，其設有一螺紋孔，所述絲杠螺接于所述螺紋孔，其前端與所述推板相接觸，其后端連接有所述手動扳手。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述推板上另設有一壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述絲桿的位置相對，所述絲桿的前端對應與所述壓力傳感器相接觸。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，所述平臺部包括有一上平臺及一下平臺，所述泥漿槽固定在所述下平臺上，所述上平臺套設固定在所述泥漿槽的上端處，所述上平臺與下平臺之間的前側及后側對應通過所述前側豎向滑套及后側豎向滑套相連接，所述升降機的上端則與所述下平臺相連接；其中，所述夾持部包括多個頂絲及多個螺孔，各所述螺孔沿周向均布在所述泥漿槽的側壁上，各所述頂絲對應螺接在各所述螺孔處。如上所述的立式動載套管磨損試驗機，其中，另設有一泥漿循環系統，所述泥漿循環系統包括有一泥漿泵、一泥漿桶及一流量計，所述流量計安裝在所述泥漿桶的出口上，所述泥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立式動載套管磨損試驗機，其特征在于，所述立式動載套管磨損試驗機包括：一加載系統，包括有一前支座、一后支座、一導軌部及一彈性移動部，所述導軌部包括兩沿水平方向并列設置的直軌，所述直軌連接于所述前支座及后支座之間，所述彈性移動部能移動的套設在兩所述直軌上，其前側與一碰撞桿的后端上螺接的碰撞鎖母相接觸，其后側與所述后支座相接觸，所述碰撞桿能移動的設置在所述前支座上；一旋轉系統，其設有一旋轉電機，所述旋轉電機通過一電機支架固定在所述彈性移動部上，其下端的輸出軸向下依次連接有聯軸器、扭矩傳感器及鉆桿部，所述鉆桿部能轉動的穿設于所述彈性移動部上的定位孔，其下端設有一供裝設轉桿試樣的組設部；一激振系統，其包括有一激振電機及一偏心轉動部，所述激振電機通過一電機安裝架固定在所述前支座上，所述偏心轉動部能轉動的穿設于所述前支座上的通孔，其上端與所述激振電機下端的輸出軸相連接，其下端頭套設固定有一下軸承，所述下軸承與所述碰撞桿的前端相接觸；一裝夾系統，位于所述導軌部的下側，其設有一中空的泥漿槽、一平臺部及一升降機，所述泥漿槽固定在所述平臺部上，其上端為開口端，所述泥漿槽的側壁上設有一供夾持套管試樣的夾持部，所述升降機的上端與所述平臺部相連接，在所述平臺部上行時，所述鉆桿部的下端能凸伸至所述泥漿槽中；一機架，包括一底座，所述底座上設置有多個前立柱、中部立柱及后立柱，所述前支座的前后兩側對應安裝在所述前立柱及中部立柱上，所述后支座固定在所述后立柱上，其中，所述平臺部的前側、后側分別設有前側豎向滑套及后側豎向滑套，所述前豎向滑套與后側豎向滑套對應套設在所述中部立柱及后立柱上，所述升降機固定在所述底座上。...

【技術特征摘要】
1.一種立式動載套管磨損試驗機，其特征在于，所述立式動載套管磨損試驗機包括: 一加載系統，包括有一前支座、一后支座、一導軌部及一彈性移動部，所述導軌部包括兩沿水平方向并列設置的直軌，所述直軌連接于所述前支座及后支座之間，所述彈性移動部能移動的套設在兩所述直軌上，其前側與一碰撞桿的后端上螺接的碰撞鎖母相接觸，其后側與所述后支座相接觸，所述碰撞桿能移動的設置在所述前支座上； 一旋轉系統，其設有一旋轉電機，所述旋轉電機通過一電機支架固定在所述彈性移動部上，其下端的輸出軸向下依次連接有聯軸器、扭矩傳感器及鉆桿部，所述鉆桿部能轉動的穿設于所述彈性移動部上的定位孔，其下端設有一供裝設轉桿試樣的組設部； 一激振系統，其包括有一激振電機及一偏心轉動部，所述激振電機通過一電機安裝架固定在所述前支座上，所述偏心轉動部能轉動的穿設于所述前支座上的通孔，其上端與所述激振電機下端的輸出軸相連接，其下端頭套設固定有一下軸承，所述下軸承與所述碰撞桿的前端相接觸； 一裝夾系統，位于所述導軌部的下側，其設有一中空的泥漿槽、一平臺部及一升降機，所述泥漿槽固定在所述平臺部上，其上端為開口端，所述泥漿槽的側壁上設有一供夾持套管試樣的夾持部，所述升降機的上端與所述平臺部相連接，在所述平臺部上行時，所述鉆桿部的下端能凸伸至所述泥漿槽中； 一機架，包括一底座，所述底座上設置有多個前立柱、中部立柱及后立柱，所述前支座的前后兩側對應安裝在所述前立柱及中部立柱上，所述后支座固定在所述后立柱上，其中，所述平臺部的前側、后側分別設有前側豎向滑套及后側豎向滑套，所述前豎向滑套與后側豎向滑套對應套設在所述中部立柱及后立柱上，所述升降機固定在所述底座上。2.如權利要求1所述的立式動載套管磨損試驗機，其特征在于，所述鉆桿部包括有一連接短節及一鉆桿連接頭，所述鉆桿連接頭能轉動的對應穿設于所述定位孔，其上端通過所述連接短節與所述扭矩傳感器相連接； 其中，所述鉆桿連接頭上間隔套設固定有一圓錐滾子軸承及一滾柱軸承，所述圓錐滾子軸承及滾柱軸承對應嵌設固定于所述定位孔的上端口及下端口 ； 其中，所述組設部包括一環部及一鉆桿試樣擋片，所述環部凸設在所述鉆桿連接頭的外側面上，并靠近所述鉆桿連接頭的下端，所述鉆桿試樣擋片通過螺釘連接在所述鉆桿接頭的下端面上，其外徑大于所述鉆桿連接頭的外徑，所述環部與所述鉆桿試樣擋片之間形成一供裝設所述鉆桿試樣的凹環。3.如權利要求1所述的立式動載套管磨損試驗機，其特征在于，所述偏心轉動部包括有一偏心輪軸及一偏心輪，所述偏心輪軸的上端與所述激振電機的輸出軸相連接，其下端套設固定有所述偏心輪，所述下軸承套設在所述偏心輪上； 其中，所述偏心輪的外側凸設有一止擋環，所述止擋環相鄰于所述下軸承的上側，所述偏心輪上另套設有一下軸套，所述下軸套相鄰于所述下軸承的下側，其與所述偏心輪之間通過彈簧卡圈卡接固定； 其中，所述偏心輪軸能轉動的對應穿設于所述通孔，其外側由上至下依次套設有一上軸套及一上軸承，所述上軸套的上端與所述偏心輪軸外側凸設的環肩接觸，其下端則與所述上軸承相鄰，所所述上軸承則嵌設固定在所述通孔處。4.如權利要求2所述的立式動載套管磨損試驗機，其特征在于，所述偏心轉動部包括有一偏心輪軸及一偏...

【專利技術屬性】
技術研發人員：溫東，樊建春，張來斌，李杰，胡治斌，趙坤鵬，孫秉才，張喜明，明學江，商強，高富民，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：北京;11