[发明专利]一种测试钻井工具中套筒内活塞冲击功的方法

说明书

本发明公开了一种测试钻井工具中套筒内活塞冲击功的方法，包括以下步骤：一：在钻井工具的套筒下部固定加速度传感器，固定完成后启动并调试钻井工具直至正常运行；二：控制钻井工具的活塞开始上下往复运动冲击钻头进行试钻井直至钻进平稳；三：读取加速度传感器的时间变化示意图和振动信号图，并根据时间变化示意图和振动信号图得出活塞的下冲程运行时间和下冲程最大加速度值，再基于下冲程运行时间和下冲程最大加速度值计算得出活塞的冲击功。该方法能够更为准确的测试出钻井工具的冲击功，不仅有效解决了现有技术中冲击功测试不准确的技术问题，还更有利于钻井效果的准确评价。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种测试钻井工具中套筒内活塞冲击功的方法。

背景技术

在钻井工程项目中，钻井工具的活塞在动力的驱动下做高频上下往复运动及自旋转运动，以此进行机械能转换，不断冲击钻头尾部，实现冲击或旋转破岩。

现阶段，评价钻井效果的主要指标之一是钻井工具的冲击功，冲击功实际上是两物体碰撞的瞬间作用力，目前对于冲击功的获取方法大致有以下几种，但这几种方法都存在一定的技术问题，分别如下：

一是根据经验估算，但该方法并不能得到准确的冲击功数据。

二是利用已知公式进行推导估算，但推导估算的方法一般都在理论状态下进行的，其并非实际运动过程中的真实值，导致得到的冲击功数据与实际相比具有一定的误差。

三是将荷重传感器安装在钻井工具的运动活塞上直接测量所需要的冲击力，但钻井工具的内部空间狭小，荷重传感器无法直接加装在被测活塞上进行直接有效测试。此外，由于钻井工具的动能较大，工作中的振动幅度相对较大，若直接将荷重传感器安装在活塞上也会因为振动大而导致荷重传感器容易受损，这给测量方法带来一定难度，因而该方法同样不能有效测试冲击功。

四是若采用气动钻井工具，则可通过压力传感器测量钻井工具空腔内空气压缩的压力，然后将压力换算成所需要的冲功即可。该方法在测试时需要在钻井工具的套筒上开设小孔安装压力传感器，以使压力传感器与产生压力的空气压缩空间相接触。但开设小孔会破坏钻井工具的密封性，影响钻井工具的正常使用，并不实用。

五是公开号为CN103048074A的专利文献所公开的一种石油钻井冲击器性能测试装置及其测试方法，该专利采用传感器和数据转换器相结合的方式，利用冲击力法，直接测定出不同型号冲击器的冲击力和冲击频率。同时也可以利用压力传感器测量出冲击器的钻井液入口压力、出口压力、缸体上下腔压力，利用流量传感器测出冲击器出口流量。通过缸体上下腔压差测量，并计算得出冲击功和冲击末速度。但实际上，该装置结构复杂，必须要专业施工人员才能安装，普通测试人员无法单独完成测试。且需要安装的传感器和仪器较多，相应导致成本较高。另外，用于直接测试冲击力和冲击频率的传感器，只能在冲击力较小的情况下使用，若是现场冲击力过大，并且有其它力的同时作用，诸如钻头的剪切力、摩擦力等都比较大的情况下，将导致测试的应变片很容易被损坏，也不利于后续测试。

为此，有必要研发能够适合在封闭狭小空间内准确测试活塞冲击功的新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试钻井工具中套筒内活塞冲击功的方法，该方法能够更为准确的测试出钻井工具的冲击功，不仅有效解决了现有技术中冲击功测试不准确的技术问题，还更有利于钻井效果的准确评价。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种测试钻井工具中套筒内活塞冲击功的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：在钻井工具的套筒下部固定加速度传感器，固定完成后启动并调试钻井工具直至正常运行；

步骤二：控制钻井工具的活塞开始上下往复运动冲击钻头进行试钻井直至钻进平稳；