[实用新型]用于水平井管柱下入摩阻系数测量系统的测量臂

说明书

本实用新型提供一种用于水平井管柱下入摩阻系数测量系统的测量臂，包括：机构槽，机构槽与测量系统的测量槽连接；设置在机构槽内的第一推进杆组；设置在机构槽内的第二推进杆组，其与第一推进杆组平行，且在第一推进杆组与第二推进杆组之间设有连接支架；安装在机构槽内的调速电机，调速电机通过齿轮传动机构驱动第一推进杆组及第二推进杆组；其中，第二推进杆组的靠近测量槽的一端用于连接井下工具，调速电机通过齿轮传动机构能够同时驱动第一推进杆组和第二推进杆组，并在连接支架的作用下使井下工具在测量槽内旋转前进，并能够单独驱动第二推进杆组，使井下工具在测量槽内直线前进。

技术领域

本实用新型属于钻完井工程技术领域，具体涉及一种用于水平井管柱下入摩阻系数测量系统的测量臂。

背景技术

在大位移水平井钻井、完井作业过程中，管柱与井壁之间的摩擦阻力是影响钻具能否形成足够钻压，套管能否顺利下入的重要因素。因此，需要于施工之前使用数值模型预测整个管柱下入过程中的摩擦阻力和大钩载荷。

在预测过程中，摩阻系数是重要参数，直接关系到计算结果的准确性。通常情况下，摩阻系数取经验值，或者根据邻井实测大钩载荷曲线代入模型反演。然而，依据经验值往往误差较大，难以反映当前井位的实际工况，而反演结果则取决于模型合理性，且经常因缺乏邻井相关资料而无法获得。

现有技术中存在涉及测试表面摩阻系数的测试装置，其主要通过测试头向样件施加正压力，并测试驱动样件旋转的扭矩，以此计算出摩阻系数。然而现有的表面摩阻系数测试装置大多都是针对材料本身的测试，严格意义上应称为“摩擦系数”，主要由管柱材料性质和岩石性质决定。

而在实际施工过程中，管柱下入摩擦阻力包含诸多复杂因素，主要包括：因实钻井眼不规则而存在扩径、缩径和井壁键槽。因井眼不清洁而形成砂桥和岩屑床，导致管柱上的接箍和扶正器等外径较大的部位通过困难，从而产生“附加阻力”。管柱不同部位使用的材料不同，如管外封隔器的橡胶桶和金属外套等，导致摩擦系数复杂多变。钻井液及其形成的泥饼通常具备润滑性能，可在一定程度上减少管柱下入摩擦阻力。此外，如果使用了滚轮扶正器，也可减少管柱下入摩擦阻力。因此，在实际施工中，需要使用“摩阻系数”来综合表征上述复杂摩擦特性，通常情况下，摩阻系数大于摩擦系数。然而，针对摩阻系数进行测试，现有的测量装置无法满足测试要求，无法模拟并反映井下复杂工况。

因此，亟需一种能够充分模拟水平裸眼井筒中的复杂工况，并能够通过测试手段获得下入管柱与裸眼井壁之间摩阻系数的合理值的水平井管柱下入摩阻系数自动测量臂。

实用新型内容

针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种用于水平井管柱下入摩阻系数测量系统的测量臂，该测量臂能够为待测试的井下工具提供旋转前进和直线两种运动模式，以分别模拟作业管柱旋转入井和滑动入井的过程，并能够控制待测试的井下工具的运动速率，自动测量并采集测试样件所受的摩擦阻力数据，从而能够分析获得于水平井管柱下入摩阻系数，非常有利于保证摩擦阻力测量结果的准确性。

为此，根据本实用新型提供了一种用于水平井管柱下入摩阻系数测量系统的测量臂，包括：机构槽，所述机构槽与测量系统的测量槽连接；设置在所述机构槽内的第一推进杆组；设置在所述机构槽内的第二推进杆组，其与所述第一推进杆组平行，且在所述第一推进杆组与所述第二推进杆组之间设有连接支架；安装在所述机构槽内的调速电机，所述调速电机通过齿轮传动机构驱动所述第一推进杆组及所述第二推进杆组；其中，所述第二推进杆组的靠近测量槽的一端用于连接井下工具，所述调速电机通过所述齿轮传动机构能够同时驱动所述第一推进杆组和所述第二推进杆组，并在所述连接支架的作用下使所述井下工具在测量槽内旋转前进，并能够单独驱动所述第二推进杆组，使所述井下工具在测量槽内直线前进。

在一个实施例中，所述第一推进杆组包括螺旋推进轴和套装在所述螺旋推进轴上的螺旋推进套，所述螺旋推进轴的第一端设有外螺纹，所述螺旋推进套的内壁设有内螺纹，使得所述螺旋推进轴与所述螺旋推进套螺旋配合而形成螺旋丝杠副。