一种物探钻机多性能参数测试装置

摘要

本发明涉及一种物探钻机多性能参数测试装置，属于石油工业的勘探装置领域，该装置由空压机、管线、钻具系统、提升装置、钻柱、动力链条、钻机主体、钻机底座、空气压力测试单元、空气流量测试单元、转速测试单元、钻压测试单元、钻速测试单元、数据采集与处理单元、计算机系统组成。所述空气压力测试单元安装在空压机与钻具系统之间的管路上；所述空气流量测试单元安装在空压机与钻具系统之间的管路上；所述数据采集与处理单元由仪表箱、仪表箱支架、通讯接口、数据采集模块、电源等组成。本发明对物探钻机性能参数以及钻速进行测试，从而建立钻井工艺参数、钻具、地层条件等的相互匹配关系，提高钻井效率，降低钻井成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种物探钻机多性能参数测试装置，适用于油田物探钻机，属于石油工业的 勘探装置领域。

背景技术

随着勘探工作不断深入，勘探密度不断加大，以前未涉及或涉及不深的沙漠、山地和黄 土塬等地区也成为当前勘探开发的重点，这不仅对物探钻井装备和钻具提出了更高的要求， 而且对钻井工艺参数与钻具和岩石的相互匹配性能也提出了更高的要求。针对不同的地层条 件，选择不同的钻具，采用配套的钻井工艺参数，可以改善钻机性能，提高钻具的破岩效率 和使用寿命，并且能够提高钻井效率，降低钻井成本。

钻井工艺参数是与物探钻机性能参数相匹配的，物探钻机性能参数包括空气压力、空气 流量、钻头转速、钻压等。目前，现有的物探钻机性能的测试，只能测试物探钻具自身冲击 器的冲击功和冲击频率，而不能对空气压力、空气流量、钻头转速、钻压等钻井参数以及钻 进速度进行测试，还没有相应的方法研究这些物探钻机性能参数与钻井速度之间的关系，也 没有相应的测试装置对物探钻机性能参数和钻速进行测试，严重阻碍了新型物探钻具进一步 的推广应用和研发工作。

发明内容

本发明目的是为了克服上述现有技术中的不足，特提供一种物探钻机多性能参数测试装 置，对物探钻机性能参数以及钻速进行测试，从而建立钻井工艺参数、钻具、地层条件等的 相互匹配关系，提高钻具的破岩效率和使用寿命，提高钻井效率，降低钻井成本。

本发明采用的技术方案是：

本发明一种物探钻机多性能参数测试装置，由空压机、管线、钻具系统、提升装置、钻 柱、动力链条、钻机主体、钻机底座、空气压力测试单元、空气流量测试单元、转速测试单 元、钻压测试单元、钻速测试单元、数据采集与处理单元、计算机系统组成。

所述空气压力测试单元安装在空压机与钻具系统之间的管路上，空气压力测试单元由压 力传感器、压力变送器、变送器安装支架、管路和空气压力传输线组成，所述空气压力传输 线与数据采集与处理单元相连，其有益效果是测量空气压力数据，并将压力数据传输至数据 采集与处理单元进行集中处理和管理。

所述空气流量测试单元安装在空压机与钻具系统之间的管路上，空气流量测试单元由流 量传感器、压差变送器、变送器安装支架、管路和空气流量传输线组成。

所述转速测试单元由转速传感器、磁块、安装连接件、安装板和转速传输线组成，所述 安装连接件通过螺栓连接安装在钻柱上，8个磁块均布安装在安装连接件的圆周上，安装板 通过固定片固定在动力头的壳体上，转速传感器安装在安装板上，转速传感器的垂直安装高 度与磁块的垂直安装高度相同。

所述钻压测试单元由拉力传感器、放大器、第一连接杆、第二连接杆和钻压传输线组成。 拉力传感器两端分别与第一连接杆、第二连接杆相连接，第一连接杆与动力链条连接，第二 连接杆与提升装置连接；放大器安装在提升装置上，拉力传感器与放大器之间用钻压传输线 相连接，放大器将信号进行放大，再由钻压传输线传输到数据采集与处理单元。

所述钻速测试单元由位移传感器、支架和钻速传输线组成，位移传感器通过支架安装在 钻机提升装置上并与提升装置一起上下运动。

所述数据采集与处理单元由仪表箱、仪表箱支架、通讯接口、数据采集模块、电源等组 成。

所述计算机系统由一台计算机和专业的数据处理软件组成。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：1、可以对空气压力、空气流量、钻头转速、钻 压、钻进速度等多性能参数进行测试，从而可以建立钻井工艺参数—钻具—岩石之间的匹配 关系，不断提高钻机、钻具的性能，提高钻井速度，降低钻井成本；2、采用了模块化的设计， 使系统能很方便的适应室内及现场测试的要求。

附图说明

图1为本发明一种物探钻机多性能参数测试装置示意图。

图2为本发明的空气压力测试单元示意图。

图3为本发明的空气流量测试单元示意图。

图4为本发明的转速测试单元示意图。

图5为本发明的钻压测试单元示意图。

图6为本发明的钻速测试单元示意图。

图中：1.空压机，2.空气压力测试单元，3.空气流量测试单元，4.管线，5.钻具系统， 6.提升装置，7.钻速测试单元，8.钻压测试单元，9.转速测试单元，10.钻柱，11.动力链条， 12.钻机底座，13.钻机主体，14.转速传输线，15.钻压传输线，16.钻速传输线，17.数据采 集与处理单元，18.计算机系统，19.空气流量传输线，20.空气压力传输线，21.压力变送器 安装支架，22.压力变送器，23.管路，24.压力传感器，25.变送器安装支架，26.压差变送器， 27.管路，28.流量传感器，29.安装板，30.转速传感器，31.磁块，32.安装连接件，33.固定 片，34.动力头，35.第一连接杆，36.拉力传感器，37.第二连接杆，38.放大器，39.支架， 40.位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明一种物探钻机多性能参数测试装置， 由空压机1、管线4、钻具系统5、提升装置6、钻柱10、动力链条11、钻机主体13、钻机 底座12、空气压力测试单元2、空气流量测试单元3、转速测试单元9、钻压测试单元8、钻 速测试单元7、数据采集与处理单元17、计算机系统18组成。

所述空气压力测试单元2安装在空压机1与钻具系统5之间的管路上，空气压力测试单 元2由压力传感器24、压力变送器22、变送器安装支架21、管路23和空气压力传输线20 组成。所述空气压力传输线20与数据采集与处理单元17相连，压力传感器24安装在压力变 送器22之上；空压机1通过管线将压缩气体传输到压力变送器22，压力传感器24采集的压 力数据通过压力传输线20传输到数据采集与处理单元17进行集中处理和管理。其中压力传 感器具有抗震性能，满足物探冲旋钻机的工况条件。

所述空气流量测试单元3安装在空压机1与钻具系统5之间的管路上，空气流量测试单 元3由流量传感器28、压差变送器26、变送器安装支架25、管路27和空气流量传输线19 组成；所述空气流量传输线19与数据采集与处理单元17相连，流量传感器28安装在压差变 送器26之上；空压机1通过管线将压缩气体传输到压差变送器26，流量传感器28采集的流 量数据通过流量传输线19传输到数据采集与处理单元17进行集中处理和管理。

所述转速测试单元14由转速传感器30、磁块31、安装连接件32、安装板29和转速传 输线14组成。所述安装连接件32通过螺栓连接安装在钻柱10上，8个磁块31均布安装在 安装连接件32的圆周上，安装板29通过固定片33固定在动力头34的壳体上，转速传感器 30安装在安装板29下端；转速传感器30的垂直安装高度与磁块31的垂直安装高度相同。 钻机运转时，钻柱10旋转，8个磁块31做圆周运动，转速传感器10可以感测到磁块31的 运动情况，从而可以测出钻柱10的转速，并通过钻速传输线14传输到数据采集与处理单元 17进行集中处理和管理。

所述钻压测试单元8由拉力传感器36、放大器38、第一连接杆35、第二连接杆37和钻 压传输线15组成。所述拉力传感器36两端分别与第一连接杆35、第二连接杆37相连接， 第一连接杆35与动力链条11连接，第二连接杆37与提升装置6连接，放大器38安装在提 升装置6之上；拉力传感器36与放大器38之间用钻压传输线15相连接，放大器38将信号 进行放大，再由钻压传输线15传输到数据采集与处理单元17。

所述钻速测试单元7由位移传感器40、支架39和钻速传输线16组成。位移传感器40 通过支架39安装在钻机提升装置6上。钻机运转时，位移传感器40与提升装置6一起做上 下运动，位移传感器40可以测出钻柱上下移动的位移，位移信号通过位移传输线16传输到 数据采集与处理单元17进行集中处理和管理。

所述数据采集与处理单元17由仪表箱、仪表箱支架、通讯接口、数据采集模块、电源等 组成。数据采集与处理单元17作为集中的一个模块，可以采集和处理空气压力、空气流量、 钻速、钻压、钻速等参数。

所述计算机系统18由一台计算机和专业的数据处理软件组成，通过专业的数据处理软件 对空气压力、空气流量、钻速、钻压、钻速等参数进行分析处理，并通过计算机进行数字化 和可视化管理。