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井下震击器的地面模拟试验方法


技术摘要:
本发明涉及一种井下震击器的地面模拟试验方法,依次包括如下步骤:⑴组装试验台架;⑵在井下震击器的上端旋接试验上接头,将井下震击器吊起;⑶井下震击器沿上支撑板中心孔下行,直至试验上接头的上部大端座在上支撑板上,卸掉吊具;⑷在井下震击器的下端依次旋接试验  全部
背景技术:
随着钻井技术的发展,大斜度井、水平井的数量增加,另外随着老区开发的深入, 复杂井眼环境下的测井也在增加,复杂井眼环境下的测井一直是测井作业的难题,测井仪 器在裸眼段遇阻遇卡的情况经常发生。一些重点井由于井况的复杂,不得不放弃一些特殊 项目的测量,给资料的最终解释和地区的地质认识带来很大的难度。仪器串在井内一旦被 卡死只能中止测井作业,不得不做解卡测井仪器的打捞作业。测井仪器的解卡过程中通常 用到井下震击器,通过井下震击器产生的震动给仪器串施加一个向下的力,使仪器产生向 下的移动,从而获得解卡。 现有技术中,从市场上采购的井下震击器在井下能够达到多大的震击力,以及震 击能够产生的位移均无法测量。相同规格的震击器实际所能产生的震击力差异有时比较 大,不经过试验无法标定。尤其是测井仪器在不同遇卡力的情况下,井下震击器能够达到的 实际震击解卡吨位,以及震击能够产生的实际位移更无法测量。无法定量评估井下震击器 的解卡效果,不能为现场应用提供准确依据。 由于没有专门测量井下震击器各项参数的试验装置,个别大学实验室通过测量井 下震击器的冲击加速度,来计算其震击力。一是试验装置复杂,成本高;二是以此计算的震 击力没有考虑各种损耗,所以数值往往比实际的震击力高很多,影响对井下震击器解卡效 果的评估,存在明显的缺陷。
技术实现要素:
本发明的目的在于,提供一种井下震击器的地面模拟试验方法,操作安全便利,可 以在地面测试出井下震击器能够达到的震击解卡吨位,便于标定及准确选择使用。 为解决以上技术问题,本发明的一种井下震击器的地面模拟试验方法,依次包括 如下步骤:⑴组装试验台架,试验台架包括呈正三角形分布的三根立柱,三根立柱上固定有 相互间隔且相互平行的上支撑板、中支撑板和下支撑板;⑵在井下震击器的上端旋接试验 上接头,吊具夹持试验上接头将井下震击器吊起;⑶井下震击器沿上支撑板中心孔的轴线 下行,直至试验上接头的上部大端座在上支撑板上,此时井下震击器的中段从中支撑板中 心孔中穿过,卸掉吊具;⑷在井下震击器的下端旋接试验下接头,在试验下接头的下端连接 测力传感器,在测力传感器的下方旋接拉杆,拉杆的下端从下支撑板中心孔中穿过;⑸在拉 杆中段套装推力轴承,在拉杆的下部旋接拉杆螺母,拉杆螺母抵靠在推力轴承的下方,推力 轴承支撑在下支撑板的下端面;⑹转动拉杆螺母,对井下震击器和测力传感器施加一定的 预紧力,记录下测力传感器所测到的预紧力大小;⑺启动井下震击器,测力传感器测出井下 震击器瞬间产生的震击力,减去预紧力后得到井下震击器的震击解卡吨位。 4 CN 111577188 A 说 明 书 2/7 页 相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:三根立柱呈正三角形分布,便于迅 速调整水平;上支撑板、下支撑板与三根立柱构成稳定且承力的试验台架,得到震击解卡吨 位后,可以从震击力的角度定量评估井下震击器的解卡效果,便于标定震击力,为现场应用 和选择提供依据,更好地为石油测井生产服务。拉杆螺母旋进过程中,下支撑板为其提供支 撑,推力轴承支撑在下支撑板与拉杆螺母之间,可以减小拉杆螺母旋进时的阻力。 作为本发明的改进,还包括如下步骤:⑻将井下震击器的中段外周用夹持装置抱 紧,夹持装置的底部支撑在中支撑板的上端面;⑼卸掉试验上接头;⑽转动拉杆螺母,直至 使井下震击器刚刚向下滑动,读取测力传感器所测到的抱紧力;⑾调整夹持装置的抱紧力, 重复步骤⑽,直至测力传感器所测到的抱紧力等于需要模拟的某个井下遇卡力;⑿启动井 下震击器,测力传感器测出井下震击器在该井下遇卡力下的实际震击解卡吨位。夹持装置 抱紧且拆掉试验上接头后,井下震击器受到夹持装置的抱紧力和拉杆的拉力,用抱紧力模 拟测井仪器在井下受到的遇卡力;当拉力刚超过抱紧力时,井下震击器产生滑动。在模拟受 到井下遇卡力的状态下,更接近井下的真实情况,所测出的实际震击解卡吨位,可以更加准 确地定量判断震击解卡的效果,更具有指导意义。 作为本发明的进一步改进,重复步骤⑾、⑿测出井下震击器在多个井下遇卡力下 的实际震击解卡吨位。如此可以模拟出井下仪器遇卡时的各种工况,具有更广泛的指导意 义。 作为本发明的进一步改进,还包括如下步骤:⒀调整夹持装置的抱紧力,转动拉杆 螺母,直至使井下震击器刚刚向下滑动,读取测力传感器所测到的抱紧力;反复调整直至测 力传感器所测到的抱紧力等于需要模拟的井下遇卡力;⒁松掉拉杆螺母,拆掉试验下接头 及其以下部件,并且在井下震击器的表面粘贴刻度线;⒂启动井下震击器,井下震击器瞬间 产生的震击力使井下震击器在夹持装置中产生向下位移,通过刻度尺测取井下震击器在相 应井下遇卡力下的震击实际位移。井下震击器产生的作用最终要体现在使测井仪器产生向 下的位移,以脱离遇卡井段,本发明不但能测出震击力的大小,还能模拟井下遇卡的真实情 况,测出震击实际位移的大小,可以从震击位移的角度更加准确地定量评估井下震击器的 解卡效果。 作为本发明的进一步改进,步骤⑿中,启动井下震击器三次以上,并且将每次得到 的实际震击解卡吨位累加后计算出平均值;步骤⒂中,启动井下震击器三次以上,并且将每 次得到的震击实际位移累加后计算出平均值。多次试验求取的平均值,使得到的实际震击 解卡吨位与震击实际位移更加准确。 作为本发明的进一步改进,步骤⑴中组装试验台架包括如下过程:①将三根立柱 呈正三角形排列,各立柱的下端分别焊接在相应的支脚底板上;②将三根下套筒分别套入 相应的立柱,各下套筒的下端口分别与支脚底板相焊接;③将下支撑板套入三根立柱,且压 在下套筒的上端;④将三根中套筒分别套入相应的立柱,各中套筒的下端分别压在下支撑 板上;⑤将中支撑板套入三根立柱,且压在中套筒的上端;⑥将三根上套筒分别套入相应的 立柱,各上套筒的下端分别压在中支撑板上;⑦将上支撑板套入三根立柱,且压在上套筒的 上端,在各立柱的上端分别旋接立柱螺母压紧在上支撑板的上端面。上支撑板、中支撑板与 下支撑板均呈正三角形,各立柱分别焊接在相应的支脚底板上,便于承受井下震击器产生 的震击力;下套筒的下端焊接在支脚底板上使得试验台架比较稳定,下套筒的上端口为下 5 CN 111577188 A 说 明 书 3/7 页 支撑板提供支撑;同理,中套筒、上套筒不但实现了上支撑板、中支撑板与下支撑板之间在 高度方向上的定位与支撑,使试验台架形成一个强度很高的刚性整体,受力状况良好,且易 于组装和拆卸,制造成本低。上套筒将上支撑板所受的震击力传递至中支撑板,中套筒将中 支撑板所受的震击力传递至下支撑板,下套筒将下支撑板所受的震击力传递至支脚底板 上,由于力垂直向下传递,可以承受巨大的震击力,使试验台架可以适应各种井下震击器的 试验需求。 作为本发明的进一步改进,所述试验上接头的大端圆周上设有贯通的上接头径向 孔,所述试验上接头的下端设有与井下震击器的上端相旋接的试验上接头母螺纹;所述试 验上接头的大端圆周上设有试验上接头键槽,上支撑板中心孔的圆周上设有上支撑板键 槽,步骤⑶中试验上接头的上部大端座在上支撑板上后,L形卡键的竖边插入试验上接头键 槽及上支撑板键槽中,直至L形卡键的横边压在上支撑板的上端面。井下震击器悬吊在试验 上接头的下端,试验上接头通过上部大端压在上支撑板上获得轴向定位;向上接头径向孔 中插入转杆可以很方便地转动试验上接头,便于与井下震击器的旋接或分离,以便测试井 下震击器的标定震击力和在模拟井下遇阻情况下的实际震击力。L形卡键实现试验上接头 与上支撑板之间的径向固定,可以避免井下震击器测试时发生转动,提高测试精度。L形卡 键的横边压在上支撑板的上端面一方面工作可靠,另一方面便于插拔。 作为本发明的进一步改进,所述夹持装置包括合围在井下震击器外周的固定半环 套和活动半环套,所述固定半环套和活动半环套的一侧通过铰链轴相互铰接,所述固定半 环套和活动半环套的另一侧通过夹紧螺栓相互连接,所述固定半环套的底部焊接在中支撑 板的上端面。在标定井下震击器的震击力试验时,活动半环套处于未夹紧状态或打开状态。 在模拟井下实际情况做震击力试验时,收紧夹紧螺栓,活动半环套与固定半环套合围抱紧, 以模拟井下遇卡力,通过旋紧或旋松夹紧螺栓来调整夹持装置的抱紧力,以模拟不同的井 下遇卡力。固定半环套的底部与中支撑板相焊接,可以确保在多次模拟井下遇卡力的震击 试验时,夹持装置不会因反作用力而发生跳动,始终位置保持不动,可以提高试验精度。 作为本发明的进一步改进,所述试验下接头的上端设有与井下震击器的下端相旋 接的下接头上公螺纹段,所述试验下接头的中段设有压在井下震击器下端面的下接头凸 台,所述下接头凸台的外圆周上对称分布有多个下接头径向沉孔,所述下接头凸台的下方 通过上大下小的圆锥段与下接头下公螺纹段相连,所述下接头下公螺纹段与所述测力传感 器的上端相连。井下震击器与测力传感器的连接螺纹口径相差比较大,必须通过试验下接 头的圆锥段实现直径的转换;试验下接头与测力传感器的上接头母螺纹相旋接,测力传感 器的下接头母螺纹与拉杆上端的公螺纹相旋接;向下接头径向沉孔中插入转杆便于转动试 验下接头,当下接头凸台压在井下震击器的下端面时,试验下接头与井下震击器即连接可 靠,可以进行井下震击器的震击力试验。 作为本发明的进一步改进,所述下支撑板中心孔嵌有衬套,所述衬套的上端外台 阶支撑在下支撑板的上端面;所述拉杆与拉杆螺母之间通过矩形螺纹相互旋接。由于下支 撑板中心孔的精加工比较困难,代价也比较大,因此在下支撑板中心孔的周边镶嵌衬套,可 以避免起吊井下震击器试验柱的过程中,测力传感器、拉杆等与下支撑板中心孔周边的毛 刺发生刮蹭,减少仪器受损的风险。旋转拉杆螺母测试夹持装置抱紧力时,矩形螺纹不容易 打滑,有利于在多次震击的情况下,不会发生松动。 6 CN 111577188 A 说 明 书 4/7 页 附图说明 下面结合附图和
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