螺杆钻具测试台

一. 用途

      螺杆钻具测试台是检测螺杆钻具整机性能指标的大型试验装置。该装置测试螺杆钻具的各种性能参数，包括：钻具输出扭矩、输出转速、输出功率、输入功率、循环流量、入口液体压力、出口液体压力、入口介质温度、总效率等。该试验台能够满足Φ120—Φ244规格螺杆钻具的性能测试，为评判螺杆钻具的制造、维修和现场应用提供准确的参数指标。

二. 基本参数：

   加载扭矩范围（包括“测试扭矩”）： 0-20000 N·m

   转速测量范围： 0~800转/分

   入口压力测量范围：0~8 MPa

   出口压力测量范围：0~1 MPa

   循环流量测量试范围：0~（35—40）l/s

   入口介质温度：       0—100℃

   测试螺杆钻具规格（外径）：φ120~φ244 毫米

   台架主机外型（长×宽×高）：14×1.2×1.6(米)

   试验介质：清水

三．测试原理

    根据螺杆钻具的实际工况，循环液（钻井液）是由地面往复式泥浆泵经过钻杆柱送至螺杆钻具的，其排量比较稳定；而螺杆钻具输出端负荷主要包括井底钻头破碎岩石时形成的反扭矩，以及钻头上的钻压作用于螺杆钻具的支撑轴承而形成的摩擦扭矩。根据这一工作特点，可提出螺杆钻具性能测试的基本原理：

    通过循环系统向螺杆钻具的入口端输入液体，在使螺杆钻具的循环液体流量保持为某一给定值的前提，通过对螺杆钻具的动力输出端施加不同的扭矩载荷，使钻具在不同的制动扭矩下稳定工作，测试出钻具在不同工况下的输出扭矩T，输出转速n，循环流量Q，钻具入口压力P1，钻具出口压力P2等参数。经过数据处理和运算后得出动力钻具的特性参数表格和特性曲线。

     对螺杆钻具，以压降为横坐标，特性曲线包括，

     T—△P，n—△P ，Wout—△P，和η—△P特性曲线。\

四. 试验台主要组成及功能

    螺杆钻具整机性能试验台主要由实验架主机、测试系统和循环系统三大部分组成，如图1所示。

    4.1实验台主机    

     实验台主机是构成实验台架所有机械装置的总称。包括：分水传动总成，钻具固定机构，钻具推拉机构，底座，实验工装以及液压站等部件。   

     4.2 测试系统

     本系统是动力钻具性能测试实验台架的核心，该系统由加载系统、各种传感器及相应的二级仪表、计算机、A/D，D/A，RS485接口、测控软件等组成。实现对试验数据的采集，实验过程的控制和性能参数的处理及性能预测等．

    测控软件的主要内容及功能

    测控软件采用Windows环境下的汉字平台进行开发，测控软件的主要内容及功能为：

     ①.性能测试   测试钻具的参数：输出扭矩、转速、循环流量、泄漏流量、进口压力、出口压力、入口介质温度；计算参数：进出口压力差、输入功率、输出功率、总效率等。为适应不同层次操作人员的要求，测控系统设计“自动” “半自动”和“手动”三种操作方案，以满足不同操作人员操作使用的要求。

     ②.数据处理   对试验所测得的数据进行计算处理，得出钻具的性能参数表格，绘制动力钻具的特性曲线，共四条曲线。对螺杆钻具，包括扭矩—压降、转速—压降、输出功率—压降及总效率—压降曲线；对涡轮钻具，包括扭矩—转速、压降—转速、输出功率—转速、总效率—转速。如图4、5所示

     ③.性能预测   针对用户的需要，根据一种钻具在一种排量下测得的部分试验数据，预测钻具在不同排量下的完整性能参数并输出性能参数表格，绘制特性曲线。

     ④.信号自检   对各路测试信号进行自检，以检验采集数据的正确性

  　4.3 循环系统

　　该系统主要是为螺杆钻具的性能试验提供一定压力和流量的动力液（工作介质为清水），主要由泵组、动力配电屏、各种阀门、管线、水箱、高压软管等组成。泵组的扬程（或出口压力）和排量与被试验的钻具压降和循环流量有关，同时受到用户配电容量的限制。对于常用的Φ120—Φ244螺杆钻具，要求额定总扬程不低于650米(或6.5MPa)，额定排量不低于35升/秒。