[发明专利]石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置

权利要求书

1.一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：包括模拟管柱组合系统、加载系统、振动系统和测量系统；模拟管柱组合系统包括模拟管柱(4)和模拟井筒(5)，模拟井筒(5)套在模拟管柱(4)的外侧；加载系统包括加载丝杠(2)和用于控制加载丝杠(2)运动的加载手轮(1)，加载丝杠(2)与模拟管柱(4)的一端连接；振动系统包括可伸缩套筒(11)、模拟激振器(13)和击打挡板(14)，可伸缩套筒(11)设置在模拟管柱(4)的另一端，模拟激振器(13)和击打挡板(14)相配合，击打挡板(14)设置在模拟管柱(4)上；测量系统包括压力和位移传感器(3)、数据处理装置(9)、信号电缆(10)和位移传感器(15)，压力和位移传感器(3)设置在模拟管柱(4)的两端，位移传感器(15)设置在击打挡板(14)的一侧，压力和位移传感器(3)和位移传感器(15)分别通过信号电缆(10)与数据处理装置(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：该实验装置还包括固定系统，所述固定系统包括固定支架(6)、实验台(16)和开槽底板(17)，所述开槽底板(17)设置在实验台(16)上，所述固定支架(6)的底部固定在开槽底板(17)上；模拟井筒(5)穿过固定支架(6)，并通过紧固螺栓(7)固定。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述可伸缩套筒(11)包括螺纹端(27)、弹簧(28)与可伸缩柱体(29)；螺纹端(27)与模拟管柱(4)通过螺纹连接，弹簧(28)设置在螺纹端(27)与可伸缩柱体(29)之间，在可伸缩柱体(29)的端部设置有固定件(12)。

4.根据权利要求1所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述模拟激振器(13)包括电机(18)、电机轴(19)、凸轮(20)、轴承(21)、连杆(22)、水平限位套筒(23)和击打柱(24)；电机(18)采用无级调速电机，击打柱(24)穿过水平限位套筒(23)，击打柱(24)的一端通过一轴承(21)与连杆(22)的一端活动连接，连杆(22)的另一端通过另一轴承(21)与凸轮(20)活动连接，凸轮(20)固定在电机轴(19)上。

5.根据权利要求1所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述模拟井筒(5)由多根圆形有机玻璃管或金属管通过螺纹连接而成；所述模拟管柱(4)由多根钢制圆管或ABS塑料圆管通过螺纹连接而成。

6.根据权利要求2所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述模拟激振器(13)通过磁铁固定在实验台(16)上。

7.据权利要求1所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述击打挡板(14)包括竖向设置的板体，在板体上方水平设置有筒体，所述筒体套在模拟管柱(4)上，在筒体上还设置有定位螺栓(8)。

8.根据权利要求2所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述开槽底板(17)上沿其长度方向平行开设有两条定位槽(25)，在每条定位槽(25)的一侧均标注有刻度(26)。

9.根据权利要求2所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：在开槽底板(17)与实验台(16)之间，和/或开槽底板(17)与固定支架(6)之间设置有垫片。

10.根据权利要求3所述的一种石油钻井管柱轴向振动减摩阻特性室内实验装置，其特征在于：所述一压力和位移传感器(3)位于模拟管柱(4)和加载丝杠(2)的连接处，压力和位移传感器(3)与模拟钻柱(4)在承压面上直接接触；所述另一压力和位移传感器(3)位于可伸缩柱体(29)与固定件(12)相接触的位置处。