螺桿鉆具測試臺

一. 用途

      螺桿鉆具測試臺是檢測螺桿鉆具整機性能指標的大型試驗裝置。該裝置測試螺桿鉆具的各種性能參數，包括：鉆具輸出扭矩、輸出轉速、輸出功率、輸入功率、循環流量、入口液體壓力、出口液體壓力、入口介質溫度、總效率等。該試驗臺能夠滿足Φ120—Φ244規格螺桿鉆具的性能測試，為評判螺桿鉆具的制造、維修和現場應用提供準確的參數指標。

二. 基本參數：

   加載扭矩范圍（包括“測試扭矩”）： 0-20000 N·m

   轉速測量范圍： 0~800轉/分

   入口壓力測量范圍：0~8 MPa

   出口壓力測量范圍：0~1 MPa

   循環流量測量試范圍：0~（35—40）l/s

   入口介質溫度：       0—100℃

   測試螺桿鉆具規格（外徑）：φ120~φ244 毫米

   臺架主機外型（長×寬×高）：14×1.2×1.6(米)

   試驗介質：清水

三．測試原理

    根據螺桿鉆具的實際工況，循環液（鉆井液）是由地面往復式泥漿泵經過鉆桿柱送至螺桿鉆具的，其排量比較穩定；而螺桿鉆具輸出端負荷主要包括井底鉆頭破碎巖石時形成的反扭矩，以及鉆頭上的鉆壓作用于螺桿鉆具的支撐軸承而形成的摩擦扭矩。根據這一工作特點，可提出螺桿鉆具性能測試的基本原理：

    通過循環系統向螺桿鉆具的入口端輸入液體，在使螺桿鉆具的循環液體流量保持為某一給定值的前提，通過對螺桿鉆具的動力輸出端施加不同的扭矩載荷，使鉆具在不同的制動扭矩下穩定工作，測試出鉆具在不同工況下的輸出扭矩T，輸出轉速n，循環流量Q，鉆具入口壓力P1，鉆具出口壓力P2等參數。經過數據處理和運算后得出動力鉆具的特性參數表格和特性曲線。

     對螺桿鉆具，以壓降為橫坐標，特性曲線包括，

     T—△P，n—△P ，Wout—△P，和η—△P特性曲線。\

四. 試驗臺主要組成及功能

    螺桿鉆具整機性能試驗臺主要由實驗架主機、測試系統和循環系統三大部分組成，如圖1所示。

    4.1實驗臺主機    

     實驗臺主機是構成實驗臺架所有機械裝置的總稱。包括：分水傳動總成，鉆具固定機構，鉆具推拉機構，底座，實驗工裝以及液壓站等部件。   

     4.2 測試系統

     本系統是動力鉆具性能測試實驗臺架的核心，該系統由加載系統、各種傳感器及相應的二級儀表、計算機、A/D，D/A，RS485接口、測控軟件等組成。實現對試驗數據的采集，實驗過程的控制和性能參數的處理及性能預測等．

    測控軟件的主要內容及功能

    測控軟件采用Windows環境下的漢字平臺進行開發，測控軟件的主要內容及功能為：

     ①.性能測試   測試鉆具的參數：輸出扭矩、轉速、循環流量、泄漏流量、進口壓力、出口壓力、入口介質溫度；計算參數：進出口壓力差、輸入功率、輸出功率、總效率等。為適應不同層次操作人員的要求，測控系統設計“自動” “半自動”和“手動”三種操作方案，以滿足不同操作人員操作使用的要求。

     ②.數據處理   對試驗所測得的數據進行計算處理，得出鉆具的性能參數表格，繪制動力鉆具的特性曲線，共四條曲線。對螺桿鉆具，包括扭矩—壓降、轉速—壓降、輸出功率—壓降及總效率—壓降曲線；對渦輪鉆具，包括扭矩—轉速、壓降—轉速、輸出功率—轉速、總效率—轉速。如圖4、5所示

     ③.性能預測   針對用戶的需要，根據一種鉆具在一種排量下測得的部分試驗數據，預測鉆具在不同排量下的完整性能參數并輸出性能參數表格，繪制特性曲線。

     ④.信號自檢   對各路測試信號進行自檢，以檢驗采集數據的正確性

  　4.3 循環系統

　　該系統主要是為螺桿鉆具的性能試驗提供一定壓力和流量的動力液（工作介質為清水），主要由泵組、動力配電屏、各種閥門、管線、水箱、高壓軟管等組成。泵組的揚程（或出口壓力）和排量與被試驗的鉆具壓降和循環流量有關，同時受到用戶配電容量的限制。對于常用的Φ120—Φ244螺桿鉆具，要求額定總揚程不低于650米(或6.5MPa)，額定排量不低于35升/秒。