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《油井钻杆_套管摩擦磨损试验机的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、石油机械2006年第34卷第11期CHINAPETROLEUMMACHINERY—11—试验研究油井钻杆2套管摩擦磨损试验机的研制111222李子丰王长进李天降赵健侯伟峰陈桂良(11燕山大学21济南思达测试技术有限公司)摘要随着定向井、水平井、深井所占的比例增大,造成钻杆与套管磨损严重,摩擦阻力大,甚至发生卡钻事故,因此对钻杆与套管的摩擦磨损试验研究提出了更高要求,而插销式试验机不能有效地模拟现场工况,为此,研制了MZM—500型油井钻杆2套管摩擦磨损试验机。通过选择钻杆、套管、钻井液、温度等参数的不同组合
2、对钻杆外壁沿套管内壁的摩擦旋转进行了有效模拟,该机能够实时显示正压力、摩擦因数、磨损量、温度等试验数据。应用表明,该机工作平稳、振动小、转速恒定,与设定值相同,钻井液温度与温度调控系统一致,取得了良好的试验效果。关键词摩擦磨损试验机磨损量驱动系统摩擦因数存储和文本输出。引言技术分析随着定向井、大位移井、水平井、深井所占的比例越来越大,由此产生的钻井时间长、狗腿严重钻杆2套管摩擦磨损试验机由主机、电控柜、度几率高、钻杆与套管接触正应力大,使得钻杆与计算机、打印机等几部分组成。其中,主机分为主套管间的磨损严重,
3、甚至把套管磨穿,造成钻井事轴及驱动系统、杠杆施力系统、摩擦副及摩擦力测故;另外由于摩擦阻力大,也可能发生卡钻的情量系统、钻井液箱温度调控系统等,如图1所示。况。因此,对预测和预防钻井中钻杆与套管磨损的研究提出了更高的要求。目前所做的钻杆2套管摩擦磨损试验大多是由[1～5]插销式试验机完成的。插销式试验机所做的两平面之间的对磨试验不能有效地模拟现场工况。针对钻杆在地层里不同工况下的磨损,燕山大学与济南思达测试技术有限公司联合研制的MZM—500型油井钻杆2套管摩擦磨损试验机可以模拟钻杆在井下的不同工况(包括温
4、度、正压力、钻杆转速、套管磨损时间、钻井液性能、钻杆钢级、套管钢级、完井水泥的性能等),通过选定的组合做钻杆2套管摩擦磨损试验或对比试验。自主研制的双通道全数字放大器,实现了试验机的正压力、摩擦力、转速、转数、温度及工作时间的计算机显示,并可图1钻杆2套管摩擦磨损试验机主机结构示意图以根据需要设定试验力、主轴转速、磨损时间、工1—小带轮;2—主轴电动机;3—滑动导轨;4—连杆;5—外试样固定板夹具;6—钻井液箱;7—钻井液箱支柱;作温度。8—钻井液箱升降板;9—中层板;10—钻井液箱电动机;试验软件包采用计
5、算机虚拟仪器技术,用VC11—钻井液箱升降丝杠副;12—砝码座电动机;13—砝码编程,操作简单,界面美观实用。软件实现了正压座;14—滑动座;15—主轴;16—主轴箱;17—弹性连力、磨损量、摩擦因数、温度等曲线的屏幕显示、接轴;18—扭矩传感器;19—大带轮;20—光电编码器—12—石油机械2006年第34卷第11期[9]按照模拟井下工况设计,能在设定条件下研究(2)套管磨损量的测量在加载轮小径上用钻杆外壁沿套管内壁的旋转摩擦磨损。其中套管用钢丝与位移传感器相连,随着磨损量的变化,施力水泥固定在外试样(套
6、管)固定板上,再通过外杠杆绕轴微动,带动加载轮转动,从而牵引钢丝,试样固定板夹具固定在滑动座上,模拟钻井中的固位移传感器把信号传到电控柜,再由电控柜把信号井,装载在附具体上的钻杆随主轴转动,模拟钻井传到计算机。每间隔1s读取1个值。由于摩擦产生中的转速,通过杠杆施力系统给套管和钻杆组合施振动,对磨损量的测量有影响,用VC编制的软件加正压力。可以绘制平均磨损量曲线,减小误差。也可以输出11主轴及驱动系统磨损量数据。电控柜可设定磨损量,当套管磨损量转速是钻杆与套管磨损的一个重要参数。钻井达到设定值时,试验机停止
7、工作。套管磨损量也可中转盘给钻杆提供转速和克服摩擦扭矩,在同样的由套管磨损前后的质量差根据下面的公式计算:时间下,转速越高,磨损量越大(磨损量为套管A=xr2-x2-R2-x2+2(h+R-r)x+最大磨损厚度)。转速对摩擦副的温度、材料的表2x2x[6]rarcsin-Rarcsin(2)面特性、钻井液形成的润滑膜都有影响,转速rR不同摩擦因数不同。试验机的转速控制、转数测量22222[r-R-(h+R-r)]以及转动质量是整个试验模拟精度的关键。x=R-2(3)4(h+R-r)试验机的主轴及其驱动系统由
8、交流电动机、圆VA=(4)弧齿形带、圆弧齿形带轮、主轴、主轴转速测量控L制系统和主轴转速测量显示系统等组成。主轴转速mV=(5)测量控制系统采用的是交流变频调速器,它可对电ρ2动机进行无级调速,光电编码器将测得的转速信号式中A———磨损面积,m;分别传至主轴转速测量显示系统,从而实现主轴速r———钻杆半径,mm;度的测量及显示。主轴经过精密加工,能使钻杆沿R———套管内半径,mm;3套管内壁均匀旋转,减小摩擦振动
