[实用新型]圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及油田钻井、采油领域所用的一种试验装置，具体的说是涉及圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置。

背景技术：

在模拟钻井、采油行业中所特有的细长杆柱旋转的工作状态时，试验装置不但模拟杆柱的旋转运动、轴向运动趋势，而且内杆柱与井壁之间有流体运动。在试验中，内杆柱与井壁的初始间隙可能不同，而杆柱与井壁的碰撞接触随井深和井眼圆周方向又呈随机分布状态。由于内杆柱处于旋转运动，在与井壁碰撞接触处，不仅有法向碰撞接触反力存在，还有摩擦阻力或阻力矩存在。如何保证密封状态下准确的测试出杆柱与井壁的接触力以及内杆柱的运动规律，成为了解旋转杆柱动力学行为的关键。

目前国内外尚无专用的杆柱测试装置的介绍，在钻柱动力学试验装置中，现有一种应用拉杆式位移传感器来测量位移的装置，内杆柱上安装有铝环，当内杆柱运动时，铝环带动其上的探针运动，位移传感器即可测出探针的位移量。由于杆柱运动的不确定性，因此当内杆柱在较长时间的运动后，探针因受力容易弯曲，导致测量数据的不准确性甚至憋针现象，影响测量结果。并且该装置只能测量位移，而不能测量杆柱与筒壁接触力的大小，在应用上有局限。

实用新型内容：

为了克服现有的旋转杆柱测试装置不能测力的大小、且长时间使用后测量位移数据不准确的不足，本实用新型提供一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置，该圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置具有可同时测量杆柱与井壁的接触力及杆柱的径向位移、测量结果准确、安装灵活的特点。

本实用新型的技术方案是：一种圆筒内旋转杆柱碰撞接触测试装置，包括外套筒、内杆柱、力传感器、位移传感器，外套筒侧壁上固定有阀座，阀座中部上、下各有一个槽，阀座内部右侧有力传感器，力传感器左侧连接固定弹簧的弹簧座，弹簧左侧置于与阀座间隙配合的阀杆斜头内，阀杆斜头的上部为斜面，位移传感器下部触头穿过槽与斜面接触，阀杆斜头左侧连接另一端与内杆柱相接触的阀杆，且阀杆外部有与阀座固定在一起的密封圈座体。

上述的阀杆斜头上的斜面也可在其下部，相对应的位移传感器则在阀座下部。

上述的密封圈座体内、外与阀杆、阀座接触部位均有密封圈，阀座右侧有挡板。

本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，阀杆斜头的斜面与位移传感器的触头接触，将内杆柱的径向位移转化为轴向位移来测量，克服了测量空间不足的问题；内杆柱径向移动时推动阀杆并压缩弹簧，当内杆柱与井壁接触时，阀杆斜头与弹簧座相接触，对力传感器产生推力，从而测量出内杆柱与外套筒的接触力；由于阀杆与内杆柱在弹簧力的作用下始终保持接触，将内杆柱的载荷传递给阀杆斜头及弹簧，因此，阀杆不会出现磨损及弯曲的现象，可以始终保持测量结果准确；安装简便，可根据需要在任意位置测量，若布置在圆筒X、Y方向上，可测得X、Y方向的位移和接触力，据此即可刻划每个测点在平面上的运动轨迹。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

图中1-外套筒，2-位移传感器，3-外套管卡子，4-内杆柱，5-阀杆，6-密封圈，7-密封圈座体，8-阀杆斜头，9-弹簧座，10-弹簧，11-阀座，12-力传感器，13-挡板，14-槽，15-斜面。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：