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螺杆钻具测试台

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规格螺杆钻具的全部性能测试,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。