[发明专利]一种双摆提速钻具工作特性地面测试系统

说明书

本发明涉及一种双摆提速钻具工作特性地面测试系统，包括电动转盘、梯形支架、密封循环套、偏心块、循环罐、支撑台、固定盘、循环泵、位移传感器、固定杆、数据处理与显示系统；支撑台下端与固定盘表面固定连接，梯形支架下端与支撑台顶部固定连接，电动转盘固定于梯形支架顶部，循环罐底端与固定盘表面固定连接，且其底端与循环管线一端贯通连接，循环管线上设有循环泵，循环管线另一端与密封循环套贯通连接，固定杆竖直位于固定盘表面上，且其在固定盘表面上位置可移动，固定杆上设有若干个位移传感器，数据处理与显示系统与位移传感器电气连接，并收集测量的数据，进行存储和显示；本发明可测试不同条件下的双摆提速钻具工作特性。

技术领域

本发明属于石油天然气钻探技术领域，尤其涉及一种双摆提速钻具工作特性地面测试系统。

背景技术

近些年，我国深部油气资源正在大力开发，但深部钻井面临硬地层的提速瓶颈，在西部的新青玉地区问题尤为突出。比如4000米以上的砂砾岩、泥岩地层，6000米以上的致密白云岩和泥岩地层，地层坚硬、可钻性差、机械钻速低、钻头寿命短，严重制约了深井提速。

钻头的破岩效率是影响钻速的最直接因素。在硬地层钻进过程中，钻头要承受各方向的震动，呈现跳动、摆动或涡动状态，根据美国史密斯公司提供的实测数据，钻头承受的径向加速度可达100G～200G，轴向加速度可达5～30G，换算成瞬间受力相当于径向8吨、轴向1.2吨冲击力，因此钻头状态是极不稳定的，切削齿不能充分吃入地层，而且各向震动严重影响钻头寿命，大幅降低钻井效率。

双摆提速钻具是基于高速陀螺自稳性原理主动抑制钻头涡动和跳动带来的径向震动，削弱振动加速度，稳定钻头姿态，实现平稳破岩，延长钻头寿命，提高钻头破岩效率。陀螺稳定原理的应用很广泛，比如摩天大楼的陀螺平衡阻尼器、火车轮船上的陀螺稳定器等等，都是用于缓解物体的振动响应。高速陀螺的减震机理在于角动量大小，即转动惯量与转速的乘积，二者越大，角动量越大，转动状态越稳定，减震效果越好。

因此，提供一种为了研究双摆提速钻具工作特性，为工具优化升级提供实验数据，可以实现不同排量、不同转速、不同振动位移和振动形式等条件下的双摆提速钻具工作特性的双摆提速钻具工作特性地面测试系统，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种为了研究双摆提速钻具工作特性，为工具优化升级提供实验数据，可以实现不同排量、不同转速、不同振动位移和振动形式等条件下的工作特性的双摆提速钻具工作特性地面测试系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种双摆提速钻具工作特性地面测试系统，包括电动转盘、梯形支架、密封循环套、偏心块、循环罐、支撑台、固定盘、循环泵、位移传感器、固定杆、数据处理与显示系统；所述支撑台下端与固定盘表面固定连接，所述梯形支架下端与支撑台顶部固定连接，所述电动转盘固定于梯形支架顶部，所述循环罐底端与固定盘表面固定连接，且其底端与循环管线一端贯通连接，所述循环管线上设有循环泵，所述循环管线另一端与密封循环套贯通连接，所述固定杆竖直位于所述固定盘表面上，且其在固定盘表面上位置可移动，所述固定杆上设有若干个位移传感器，所述数据处理与显示系统与位移传感器电气连接，并收集测量的数据，进行存储和显示；

所述电动转盘输出端连接双摆提速钻具模块，所述偏心块为若干块，且可固定在所述双摆提速钻具模块上，且双摆提速钻具模块中央为贯通结构，所述密封循环套与双摆提速钻具模块贯通连接，且通过循环泵进入双摆提速钻具模块的液体可从其末端流出，并落入到循环罐内。

进一步的，所述双摆提速钻具模块包括依次连接的循环短节(3)、万向循环短接、钻杆、双摆提速钻具、钻头，且循环短节、万向循环短接、钻杆、双摆提速钻具、钻头之间为中心贯通结构，且密封循环套与循环短节贯通连接，使得通过循环泵进入循环短节的液体可从钻头(8)末端流出，并落入到循环罐内。