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钻头破岩模拟及分析系统

来源:石油工程学院破岩与高压水射流实验室 发布时间:2023-04-19 点击数:

型号:SY1E14

概述:

钻头破岩模拟及分析系统,是一在室内设定的测试条件下,使用微型PDC钻头对地层岩样进行全自动钻进试验以及帕克森磨铣实验,利用现有的精密测试技术全程测量、记录相关试验数据及技术参数,以期通过对获取的试验数据应用数理统计方法进行处理并建立相应的质量评价方法,以此来测定和评价PDC片钻凿性能与质量的专用试验装置。

主要功能:

在破岩机理上,钻头破岩模拟及分析系统主要功能是测试冲击、侵入、切削等机械破岩机理。具体功能如下:

1)专用的硬质合金齿夹持机构,测试不同冲击载荷、不同冲击速度下,不同形状硬质合金齿冲击岩石过程中的各项参数,为分析岩石侵入过程中的岩石破碎机理奠定数据基础。

2)测试不同冲击载荷、不同速度下不同形状硬质合金齿侵入岩石过程中的各项参数,为研究岩石的侵入机理奠定数据条件。

3)测试不同冲击载荷、不同速度下不同形状硬质合金齿切削岩石过程中的各项参数,为研究岩石的切削机理奠定数据条件。

4)测试不同冲击载荷、不同速度下微钻头(牙轮、PDC)破碎岩石过程中的各项参数,为研究微钻头(牙轮、PDC)破碎岩石机理奠定数据条件;牙轮钻头可根据钻压设计不同尺寸、不同片数、不同组数来模拟实际钻井。

5)测试单片帕克森磨铣试验,测定PDC在冲击+研磨状态下物理性能。

破岩工具及参数:

    切削齿测试包括:球形、楔形、圆锥形、棱锥形、圆柱形;

    切削齿直径尺寸范围:10mm~50mm;

    微钻头直径尺寸范围:φ30mm~φ100mm;

    切削齿、钻头冷却方式:自来水。

具体参数:

    钻压:  1)范围:0~30 kN无级可变;

            2)精度:静载≤±60N,动载≤±90N。

    转速:  1)范围:0 r/min~500 r/min无级可变;

            2)精度:≤±5r/min。

    最大钻孔深度:0mm~400mm。

    岩样形状:规则和不规则岩样:

        1)规则岩样:圆柱形:0~φ300mm×0~400mm;

        方形:0~300(长)mm×0~300(宽)mm×0~400(高)mm;

        2)不规则岩样,最大直径φ0 mm~φ400 mm。

    控制模式:

    钻压加载方式:恒压加载,人工设定;

    转速控制方式:人工设定、计算机自动控制;

    测量系统:

        载荷传感器:(1)量程:5T;(2)精度:±0.1%;

        位移传感器:(1)量程:500mm;(2)精度:±0.05%;

        转速传感器:(1)量程:0~1000r/min;(2)精度:±0.1%;

        扭矩传感器:(1)量程:2000N·m;(2)精度:±0.2%。

    数据处理:

    (1)计算机自动采集、记录与计算;

    (2)自动绘制钻压--钻时、转速--钻时、钻深--钻时和扭矩--钻时曲线。

    (3)数据自动存储,并可导出到excel表格以便后期处理。