专利名称：一种石油钻井冲击器性能测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种石油勘探钻井领域，尤其涉及一种石油钻井冲击器性能测试的测试装置，主要是用于测试冲击器的冲击力、冲击频率性能参数。
背景技术：
随着我国油气资源勘探的不断深入，旋冲钻井技术的应用范围迅速扩大，而冲击器是实现旋冲钻井技术的关键工具，其性能优劣直接影响旋冲钻井的破岩效率，是旋冲钻井能否高效进行的最为关键因素之一。衡量冲击器性能的主要参数是冲击功和冲击频率。 常用的冲击器性能测试方法主要有应力波法、光电位移微分法、电磁感应法、触点法、气压法、示功图法和能量法等。这些方法用于石油钻井冲击器性能测试，存在工作量大、操作复杂、成本高等缺点。CN201340318Y公开了一种物探冲击器性能测试装置，该装置利用高速摄影仪，通过高频拍摄的方式，得到活塞位移-时间曲线，进而得到速度-时间曲线，由活塞位移-时间曲线得到冲击器的冲击频率，由速度-时间曲线计算得出冲击功。利用高速摄像仪拍摄活塞的运动，只适用于冲击器的外壳为透明材质的情况，而实际使用的冲击器均为金属材质，即只能通过拍摄冲击器试验工具的性能来代表其实际性能，和实际性能存在一定差异， 另一方面，因需要重新加工试验工具，采用昂贵的高速摄影仪，增加了试验成本。CN1387030和CNM79499公开了冲击器输出性能测试装置和冲击器输出性能的测试装置及测试方法，该两个测试装置均采用同一原理，即利用封闭气腔中气体压力变化来检测冲击器的输出性能，通过计算机系统的计算来获得活塞的速度、位移、冲击能和冲击频率等参数。该发明原理可行，但安装密闭气腔形成完全的绝热环境较为困难，同时，计算存在较大误差。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术中的技术问题，研发了一种石油钻井冲击器性能测试装置。本实用新型采用传感器和数据转换器相结合的方式，利用冲击力法，直接测定出不同型号冲击器的冲击力和冲击频率。同时也可以利用压力传感器测量出冲击器的钻井液入口压力、出口压力，利用流量传感器测出冲击器出口流量。这种方法准确、快捷、方便。本实用新型所采用的技术方案如下，—种石油钻井冲击器性能测试装置，所述装置包括待测冲击器3，包括泥浆泵1， 传感器和数据处理单元；所述泥浆泵1和待测冲击器3的液体入口端相连，所述传感器利用冲击力法，用于直接测定出不同型号待测冲击器的冲击力和冲击频率；所述传感器设置在所述待测冲击器 3的冲击力测量端；所述传感器通过线路与所述数据处理单元相连，用于将测量的信号处理输出。所述的数据处理单元包括数据采集卡7和数据处理和显示�？�8，所述的数据采集卡7用于采集各个线路中的探测信号，并通过模数转换器将信号转换为电信号，后传输给所述的数据处理和显示�？�8，用于输出结果。具体的，所述的传感器为冲击力传感器12，设置在所述待测冲击器3的正下方；所述冲击力传感器12的一端和所述的数据处理单元电连接。具体的，所述待测冲击器包括由上接头14、密封垫15、元件压盖16、0型密封圈 17，18，22，31、射流元件19、缸体20、外缸21、缸盖23、销钉24、活塞25、中接头26、冲锤27、 外管28、防护套四、半圆卡30、八方32、砧子33组成上接头14和外缸21、外缸21和中接头26、中接头26和外管28、外管28和八方 32采用螺纹连接，砧子33和八方32通过八方面配合连接；防护套四套在砧子33端头，半圆卡30卡在砧子33端头和八方34之间，防止砧子滑落；密封垫15、元件压盖16、射流元件19、缸体20、缸盖23被压紧在上接头14、外缸 21和中接头沈形成的内腔中，活塞25细端套在缸盖23中，粗短套在缸体20中，缸体20和缸盖23之间采用销钉M定位，避免周向转动，0型密封圈17，18，22，31安装在对应位置的密封槽内，冲锤27的细端和活塞细杆采用锥配合连接。为了测量入口和出口压力，所述装置包括一组压力传感器入口压力传感器2和出口压力传感器4，用于测量待测冲击器的钻井液入口压力和出口压力；所述入口压力传感器2—端与待测冲击器的上接头入口连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接；所述的出口压力传感器4 一端与待测冲击器的测试接头排水管9连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。为了实现测量出口流量，所述装置包括流量传感器6，用于测量待测冲击器的出口流量；所述流量传感器6 —端与待测冲击器的测试接头排水管9连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。所述数据采集卡7为8通道数据采集卡，包括采用12位高精度数据转换器。本实用新型石油钻井冲击器性能测试装置可以准确、快捷、方便地测定出不同型号冲击器的冲击力和冲击频率等性能参数。同时也可以利用压力传感器测量出冲击器的钻井液入口压力、出口压力，利用流量传感器测量冲击器出口流量。为综合评价冲击器的性能提供了有利的平台。也为冲击器的后续研究和设计提供重要的测试依据。
图1是本实用新型装置的结构示意图；图2是本实用新型中冲击器的结构示意图图中，1.泥浆泵，2.泥浆入口压力传感器，3.冲击器，4.泥浆出口压力传感器， 5.泥浆出口高压阀门，6.泥浆出口流量传感器，7.数据采集卡，8.数据显示器，9.泥浆出口软管，10.冲击器固定环，11.冲击力传感器过渡板，12.冲击力传感器，13.支撑架，14.上接头，15.密封垫，16.元件压盖，17，18，22，31.0型密封圈，19.射流元件，20.缸体，21.夕卜缸，23.缸盖，24.销钉，25.活塞，26.中接头，27.冲锤，28.外管，29.防护套，30.半圆卡， 32.八方，33.砧子。将结合具体的实施方式加以说明
具体实施方式
[0021]图1是本实用新型装置的结构示意图；图2是本实用新型中冲击器的结构示意图一种石油钻井冲击器性能测试装置，所述装置包括待测冲击器3，包括泥浆泵1， 传感器和数据处理单元；所述泥浆泵1和待测冲击器3的液体入口端相连，所述传感器利用冲击力法，用于直接测定出不同型号待测冲击器3的冲击力和冲击频率；所述传感器设置在所述待测冲击器的冲击力测量端；所述传感器通过线路与所述数据处理单元相连，用于将测量的信号处理输出。所述的数据处理单元包括数据采集卡7和数据处理和显示�？�8，所述的数据采集卡7用于采集各个线路中的探测信号，并通过模数转换器将信号转换为电信号，后传输给所述的数据处理和显示�？�8，用于输出结果。具体的，所述的传感器为冲击力传感器12，设置在所述待测冲击器3的正下方；所述冲击力传感器12的一端和所述的数据处理单元电连接。具体的，所述待测冲击器包括上接头14、密封垫15、元件压盖16、0型密封圈17， 18，22，31、射流元件19、缸体20、外缸21、缸盖23、销钉24、活塞25、中接头26、冲锤27、外管28、防护套29、半圆卡30、八方32、砧子33上接头14和外缸21、外缸21和中接头26、中接头沈和外管观、外管28和八方 32采用螺纹连接，砧子33和八方32通过八方面配合连接；防护套四套在砧子33端头，半圆卡30卡在砧子33端头和八方34之间，防止砧子滑落；密封垫15、元件压盖16、射流元件19、缸体20、缸盖23被压紧在上接头14、外缸 21和中接头沈形成的内腔中，活塞25细端套在缸盖23中，粗短套在缸体20中，缸体20和缸盖23之间采用销钉M定位，避免周向转动，0型密封圈17，18，22，31安装在对应位置的密封槽内，冲锤27的细端和活塞细杆采用锥配合连接。为了测量入口和出口压力，所述装置包括一组压力传感器入口压力传感器2和出口压力传感器4，用于测量待测冲击器的钻井液入口压力和出口压力；所述入口压力传感器2—端与待测冲击器的上接头入口连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接；所述的出口压力传感器4 一端与待测冲击器的测试接头排水管9连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。为了实现测量出口流量，所述装置包括流量传感器6，用于测量待测冲击器的出口流量；所述流量传感器6 —端与待测冲击器的测试接头排水管9连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。所述的流量传感器6通过阀门5连接在测试接头排水管9上， 用于得到流量数据。所述数据采集卡7为8通道数据采集卡，包括采用12位高精度数据转换器。本实用新型设计了一种石油钻井冲击器性能测试装置，经试验检验其可靠性和灵活性，并和理论计算结果相拟合，拟合结果表明，该石油钻井冲击器性能测试装置能够准确测出冲击器的冲击力、冲击频率等性能参数。
权利要求1.一种石油钻井冲击器性能测试装置，所述装置包括待测冲击器(3)；其特征在于，所述装置包括泥浆泵(1)，传感器和数据处理单元；所述泥浆泵(1)和待测冲击器C3)的液体入口端相连，所述传感器利用冲击力法，用于直接测定出不同型号待测冲击器的冲击力和冲击频率；所述传感器设置在所述待测冲击器的冲击力测量端；所述传感器通过线路与所述数据处理单元相连，用于将测量的信号处理输出。
2.根据权利要求1所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于，所述的传感器为冲击力传感器(12)，设置在所述待测冲击器(3)的正下方；所述冲击力传感器(12) 的一端和所述的数据处理单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于，所述装置包括一组压力传感器入口压力传感器( 和出口压力传感器G)，用于测量待测冲击器的钻井液入口压力和出口压力；所述入口压力传感器⑵一端与待测冲击器的上接头入口连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接；所述的出口压力传感器(4) 一端与待测冲击器的测试接头排水管(9)连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于，所述装置包括流量传感器(6)，用于测量待测冲击器的出口流量；所述流量传感器一端(6)与待测冲击器的测试接头排水管(9)连接，另一端通过数据线与所述的数据处理单元连接。
5.根据权利要求1所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于，所述待测冲击器包括由上接头(14)、密封垫(15)、元件压盖(16)、 型密封圈(17)，(18)，(22)，(31)、 射流元件(19)、缸体(20)、外缸(21)、缸盖(23)、销钉(M)、活塞(25)、中接头( )、冲锤(27)、外管(沘)、防护套(四)、半圆卡(30)、八方(32)、砧子(33)组成；上接头(14)和外缸(21)、外缸(21)和中接头(沈)、中接头(26)和外管( )、外管(28)和八方(3 采用螺纹连接，砧子(3 和八方(3 通过八方面配合连接；防护套09)套在砧子(3 端头，半圆卡(30)卡在砧子(3 端头和八方(34)之间， 防止砧子滑落；密封垫(15)、元件压盖(16)、射流元件(19)、缸体(20)、缸盖被压紧在上接头 (14)、外缸和中接头06)形成的内腔中，活塞05)细端套在缸盖03)中，粗短套在缸体OO)中，缸体OO)和缸盖03)之间采用销钉04)定位，避免周向转动，0型密封圈 (17)，(18)，(22)，(31)安装在对应位置的密封槽内，冲锤(XT)的细端和活塞细杆采用锥配合连接。
6.根据权利要求1-3，5之一所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于， 所述的数据处理单元包括数据采集卡(7)和数据处理和显示�？�(8)，所述的数据采集卡 (7)用于采集各个线路中的探测信号，并通过模数转换器将信号转换为电信号，后传输给所述的数据处理和显示�？�(8)，用于输出 结果。
7.根据权利要求6所述的一种石油钻井冲击器性能测试装置，其特征在于，所述数据采集卡(7)为8通道数据采集卡，包括采用12位高精度数据转换器。
专利摘要本实用新型一种石油钻井冲击器性能测试的测试装置，所述装置包括待测冲击器，包括泥浆泵，传感器和数据处理单元；所述泥浆泵和待测冲击器的液体入口端相连，所述传感器利用冲击力法，用于直接测定出不同型号待测冲击器的冲击力和冲击频率。本实用新型采用传感器和数据转换器相结合的方式，利用冲击力法，直接测定出不同型号冲击器的冲击力和冲击频率。同时也可以利用压力传感器测量出冲击器的钻井液入口压力、出口压力，利用流量传感器测出冲击器出口流量。
文档编号G01M99/00GK202229870SQ20112038450
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者刘晓丹, 刘鹏, 张海平, 江山红, 涂玉林, 王文立, 索忠伟, 胡彦峰, 詹美玲, 陈天成, 陶兴华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
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