套管磨损模拟实验.doc

了解全尺寸动载套管磨损试验机的功能及其操作流程;
了解套管磨损试验机的研制过程,掌握专项模拟试验机研制的一些注意事项;
通过对套管磨损痕迹的观察,掌握模拟试验的证明作用及模拟试验的进行方式;
了解模拟试验除对事故原因的证明作用以外,其对事故调查报告中制定整改措施的指导意义。

针对当前我国油气田钻井工程领域急需解决的深井超深井套管磨损问题,本模拟试验机可在实验室受控条件下“再现”多相泥浆介质中深井段钻井杆管冲击-滑动复合磨损行为。
下图为滑台式全尺寸套管磨损试验机工作原理示意图。全尺寸环形套管试样固定安装在与可升降基座固接的泥浆槽底座上,钻杆接头试样固定在试验机的主轴上,主轴通过轴承与振动滑台相连接,这样可保证钻杆接头试样在随主轴旋转的同时跟随振动滑台一起上下运动,从而在旋转滑动过程中对静止的套管试样内表面产生振动冲击;与此同时,含固相的泥浆通过循环系统注入到泥浆槽内,随钻杆接头试样的旋转带入钻杆接头与套管内表面之间,起到润滑作用;从而实现了对多相泥浆介质条件下钻杆接头与套管之间冲击-滑动复合磨损工况的模拟。
钻杆接头试样
套管试样
w
S
N
泥浆循环
泥浆循环
振动滑台
主轴

全尺寸动载套管磨损试验机,实验装置如图所示。
仪器主要参数表如下:
项目
技术指标
钻杆接头
转动
常规转速范围:60—300rpm(转/分),变频调速
运动模式
横向振动
偏心轮驱动
振幅:10mm; 频率:0-5Hz
液压伺服驱动
最大振幅:10mm;频率:0-10Hz
转动+横向振动
两套机构独立驱动,参数可调,模拟冲击+滑动复合工况
加载能力
静载试验
滑台控制加载:0—500kgf
液压伺服加载:0—1000 kgf
脉动负荷试验
软件控制液压伺服机构,分别实现按三种波形变化的脉动载荷
(1)正弦波;(2)锯齿波;(3)方波
冲击负荷试验
双偏心轮驱动,最大冲击力:1200kgf
泥浆
循环
系统
流量
0—; 泥浆冷却方式:水冷
允许泥浆密度
最大: kg/dm3
调浆罐容量
30L
允许泥浆固相
粒径:<5mm
磨屑收集与分离
调浆罐入口滤器前永磁磨屑收集器
标准试样
钻杆接头试样
f168mm(外径)´80mm(宽),截自最常用的5〞钻杆接头
套管试样
(外径)´100mm(宽),〞套管
测试能力
法向载荷(kgf)
0—2000kgf,最小分辨力:6kgf
摩擦力矩(Nm)
0—450Nm
近摩擦表面温度
0—1000°C(套管外壁)
接头磨损量
0-20mm(静载试验),最小分辨力:10μm
系统磨损量
0-28mm, 最小分辨力:10μm
转速/振动频率
0—3000rpm/0-50Hz
振动加速度
0—10g
振动位移
0-28mm, 最小分辨力:10μm
自重
3000kg

选择试验材料;
套管与钻杆接头试样材料如下表所示,均取自深井超深井广泛使用的材料类型。
试件
材料
硬度
外径(mm)
宽度(mm)
套管
TP110,TP140
HRC47,HRC