一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置的製作方法
2023-06-13 08:42:51
專利名稱：一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗實驗裝置。特指 一種模擬氣體鑽井過程中氣體攜巖對鑽具產生衝蝕磨損的試驗裝置，它適用 於試驗氣體鑽井中不同排氣量、機械鑽速及巖屑性質對鑽具的衝蝕磨損。
背景技術：
目前氣體鑽井技術與常規鑽井液鑽井技術相比，氣體鑽井技術既能提高 產量，又能提高鑽井效率、降低勘探開發成本，其經濟效益和社會效益十分 明顯。因此，氣體鑽井技術也正在成為我國油氣勘探開發的主導技術之一。 但是，氣體鑽井中氣體攜巖對鑽具產生衝蝕磨損，造成的鑽具使用壽命縮短 甚至失效的情況也尤其突出。而衝蝕磨損是一個十分複雜的物理過程，目前 關於衝蝕磨損的理論研究僅有初步的成果，僅能對衝蝕磨損的基本現象進行 某些理論解析，還不十分完善。對衝蝕磨損的基本規律和抗磨材料的研究工 作，基本上仍以實驗手段為主。
由於影響衝蝕磨損的因素很多，現有的試驗方法和實驗裝置都是模擬某 些特定工況下的衝蝕磨損，尚不能模擬實際氣體鑽井過程中氣體攜巖衝蝕鑽 具的工作條件。
發明內容
本實用新型目的是提供一種鑽具衝蝕磨損的試驗裝置，能模擬氣體鑽井 過程中，不同鑽井工藝參數(氣體排量、機械鑽速、巖屑屬性等)下的鑽具 衝蝕磨損情況。
採取的技術方案
本實用新型一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損試驗裝置由風機、送風管、 加料器、混合室、加速管、試驗管、連接管、旋風分離器、尾管、水箱、流
量計、變頻調速器等組成。其中加料器、混合室、加速管、試驗段、連接管、
旋風分離器、集砂箱首尾相連形成一個封閉的管道；試驗段由鑽柱試驗段和 套管試驗段組成。
本實用新型的目的是這樣實現的風機產生的空氣流經送風管輸送到混 合室；在混合室空氣與由加料器卸下的砂粒混合成為砂粒空氣流；砂粒空氣 流經加速管達到預定速度後進入試驗段；從試驗段出來的砂粒空氣流經過連 接管進入旋風分離器實現砂粒與空氣分離，分離出來的砂粒進入旋風分離器 的下部出口的集砂箱以備重複使用，而分離出來的空氣流和少量的砂粒從旋 風分離器的上部出口經尾管進入水箱，經水箱除塵後的空氣進入大氣。
所述風機的數量為1-6臺。每個風機都是通過彈性接頭和閘閥與送風管 相連，根據試驗內容對風量的需求確定工作風機的數量；試驗風量通過氣體 流量計讀取。
所述加料器由調速電機驅動，調速電機的轉速由變頻調速器控制，實現 對加入沙量的調節。
所述試驗段為由鑽柱試驗段和套管試驗段組成的環形空間，利用空氣砂 粒流通過環形空間對鑽柱試驗段和套管試驗段的衝蝕磨損過程，模擬真實氣 體鑽井中巖屑對鑽具和套管的衝蝕；鑽柱試驗段上端與減速電機連接，減速 電機帶動鑽柱試驗段轉動模擬真實鑽井中鑽柱的轉動，鑽柱試驗段下端穿過 安裝在加速管端部的整流柵，鑽柱試驗段下端端部安裝有扇葉，扇葉隨鑽柱 試驗段一起轉動，在與整流柵的共同作用下，使空氣沙粒流動更加均勻；鑽 柱試驗段和套管試驗段上均安裝有試件，通過對試件的測量來獲取衝蝕磨損 的情況；套管試驗段上設有透明觀察窗以方便觀察。
本實用新型的優點是
能夠模擬實際氣體鑽井過程中氣體攜巖對鑽具造成衝蝕磨損的工作條 件；具有設計合理、管道封閉、結構簡單、不汙染環境等特點。
本實用新型為研究氣固兩相流對輸送管內的衝蝕磨損提供了理想的設
備o
圖1是本實用新型的整體示意圖。
圖2是本實用新型試驗段的半剖示意圖。
圖中1.風機，2.送風管，3.加料器，4.混合室，5.加速管，6.試驗 段，7.連接管，8.旋風分離器，9.尾管，10.水箱，11.流量計，12.彈性 接頭，13.閘閥，14.集砂箱，15.減速電機，16.鑽柱試驗段，17.套管試驗 段，18.扇葉，19.整流柵，20.試件，21.透明觀察窗，22.蓋板。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型 一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損
試驗裝置，主要由風機l、送風管2、加料器3、混合室4、加速管5、試驗 段6、連接管7、旋風分離器8、尾管9、水箱IO、流量計ll等組成。
本實用新型的裝配聯接過程如圖1所示風機1通過彈性接頭12和閘 閥13與送風管2相連，送風管2再與流量計11 一端連接，流量計11另一 端與混合室4一端連接，混合室4另一端與加速管5—端連接；混合室4的 入口與加料器3的出口連接；加速管5的另一端與試驗段6的下端連接，試 驗段6上端的出口與連接管7 —端連接；連接管7的另一端與旋風分離器8 的入口連接，旋風分離器8的下部出口與集砂箱14入口連接；旋風分離器8 的上部出口與尾管9的一端連接，尾管9的另一端接入水箱10;集砂箱14 的出口與加料器3的入口連接。其中加料器3、混合室4、加速管5、試驗段 6、連接管7、旋風分離器8、集砂箱14首尾相連形成一個封閉的管道。
在圖2中所示，所述試驗段6由鑽柱試驗段16和套管試驗段17組成。 鑽柱試驗段16的上端與減速電機15連接，減速電機15通過蓋板22固定在 套管試驗段17上端，鑽柱試驗段16的下端穿過整流柵19，鑽柱試驗段16 的下端頂部安裝有扇葉18，整流柵19安裝在加速管5的端部，套管試驗段 17上設有在圖1中所示透明觀察窗21。鑽柱試驗段16和套管試驗段17均 安裝有測試用試件20。
權利要求1.一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置，主要由風機(1)、送風管(2)、加料器(3)、混合室(4)、加速管(5)、試驗段(6)、連接管(7)、旋風分離器(8)、尾管(9)、水箱(10)、流量計(11)等組成，其特徵在於所述加料器(3)、混合室(4)、加速管(5)、試驗段(6)、連接管(7)、旋風分離器(8)、集砂箱(14)首尾相連形成一個封閉的管道；試驗段(6)由鑽柱試驗段(16)和套管試驗段(17)組成。
2. 如權利要求1所述的一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置，其特 徵在於所述風機(1)的數量為l-6臺。
3. 如權利要求1所述的一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置，其特 徵在於所述加速管(5)和試驗段(6)之間安裝有整流柵(19)。
4. 如權利要求l所述的一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的試驗裝置，其特 徵在於所述鑽柱試驗段(16)的下端安裝有扇葉(18)。
專利摘要本實用新型涉及一種模擬氣體鑽井鑽具衝蝕磨損的實驗裝置，主要由風機、送風管、加料器、混合室、加速管、試驗管、連接管、旋風分離器、尾管、水箱、流量計、變頻調速器等組成。其特徵在於，由加料器、混合室、加速管、試驗段、連接管、旋風分離器、集砂箱首尾相連形成一個封閉的管道；風機產生空氣流與加料器的卸下的砂粒流在混合室裡形成氣砂兩相流後經過加速管的加速後可以通過由鑽柱試驗段和套管試驗段組成的環形空間，模擬氣體鑽井中氣流攜帶砂粒對鑽具的衝蝕磨損。本實用新型結構簡單，管道封閉，不汙染環境等特點。也為研究氣固兩相流對輸送管內的衝蝕磨損提供了理想的試驗設備。
文檔編號G01N3/56GK201184861SQ20072008214
公開日2009年1月21日 申請日期2007年11月24日 優先權日2007年11月24日
發明者濤 張, 董耀文, 陳次昌, 黃小兵, 黃志強 申請人:西南石油大學