本發(fā)明涉及深井鉆進取芯器測試，特別涉及萬米高溫環(huán)境下對取芯器巖芯管內(nèi)壁耐磨性測試裝置。

背景技術(shù)：

1、地下深部油氣資源等的高效開發(fā)對保障國家能源安全、實現(xiàn)能源接替具有重要意義。特深井工作環(huán)境都在地下萬米左右的位置，若鉆具直接進入地下進行實地性能測試，定量測試難度大，復(fù)雜環(huán)境工況對樣本采集結(jié)果消極影響程度深。因此亟需開發(fā)一種萬米高溫擬實鉆進取芯器測試裝置，模擬地下實際工況，在地上實現(xiàn)內(nèi)壁磨損預(yù)測試，通過早期檢測識別出被測件的缺陷與不足，提供設(shè)計驗證的實證數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計并削減研發(fā)成本。

2、測試原理

3、在萬米高溫巖芯管的耐磨性測試中，超聲波檢測裝置作為關(guān)鍵技術(shù)手段，可以實時監(jiān)測巖芯管內(nèi)壁的表面質(zhì)量和磨損情況。超聲波檢測依賴于聲波在固體介質(zhì)中的傳播和反射特性，通過分析回波信號的變化，能夠準確評估管壁厚度和表面缺陷。這一技術(shù)具有高精度、無損傷、實時性的優(yōu)點，尤其適用于復(fù)雜的巖芯管磨損測試環(huán)境。

4、超聲波檢測裝置利用探頭向巖芯管發(fā)射高頻聲波，聲波在穿透管壁時發(fā)生部分反射。在檢測過程中，超聲波通過巖芯管壁時會產(chǎn)生多次反射，包括從外壁和內(nèi)壁返回的反射波。當內(nèi)壁出現(xiàn)磨損、裂紋或凹陷等缺陷時，反射信號的時間、強度和波形會發(fā)生明顯變化。通常情況下，會導(dǎo)致反射波的強度減弱或波形變形，能幫助識別缺陷的性質(zhì)，例如裂紋、剝落或凹陷。通過精確測量反射時間差，可以計算出磨損區(qū)域的深度和范圍，并評估缺陷的程度。

5、此外，超聲波還可以通過多通道檢測和掃描成像技術(shù)，生成巖芯管內(nèi)壁的二維或三維圖像，從而直觀地展現(xiàn)表面質(zhì)量和磨損分布。該過程能夠動態(tài)監(jiān)測耐磨性測試中的管壁損傷，為實驗分析提供可靠數(shù)據(jù)支持。

6、超聲波裝置可以配備多通道探頭陣列，通過同步采集多個點的回波數(shù)據(jù)，實現(xiàn)更大范圍的檢測。通過移動探頭或旋轉(zhuǎn)巖芯管，檢測系統(tǒng)能夠生成二維或三維圖像，從而直觀地顯示內(nèi)壁的表面質(zhì)量和磨損分布。這種方法特別適合評估大面積均勻磨損或定位局部嚴重缺陷。

7、在巖芯管耐磨性測試期間，超聲波檢測裝置能夠通過連續(xù)掃描實時監(jiān)測內(nèi)壁表面質(zhì)量。檢測系統(tǒng)通常包含高分辨率探頭、多通道信號處理器以及實時數(shù)據(jù)分析軟件。探頭沿巖芯管內(nèi)壁移動，連續(xù)發(fā)射和接收聲波，實時采集反射信號并進行處理。為實現(xiàn)實時檢測，系統(tǒng)采用快速傅里葉變換(fft)對信號進行頻譜分析，同時結(jié)合模式識別算法自動分類并評估表面缺陷。通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，檢測結(jié)果會以厚度分布圖或缺陷分布圖的形式動態(tài)顯示，使操作人員能夠隨時了解管壁的質(zhì)量變化情況。

8、超聲波檢測裝置在萬米高溫巖芯管耐磨性測試中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崟r評估管壁磨損，還能在測試中發(fā)現(xiàn)早期缺陷，例如裂紋擴展或涂層剝離。這為提高巖芯管的使用壽命和安全性提供了科學(xué)依據(jù)，同時也為后續(xù)的維護和優(yōu)化設(shè)計提供了重要支持。

9、通過這一技術(shù)，可以準確記錄巖芯管的磨損速率，深入分析不同工作條件對耐磨性能的影響，為開發(fā)更加耐用的巖芯管材料奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種萬米高溫鉆具巖芯管耐磨測試裝置，能夠最大程度的模擬特深井300℃的實際工況，將地下不可見的、復(fù)雜的環(huán)境通過試驗臺展現(xiàn)出來，并在高溫油浸潤的環(huán)境下完成鉆具巖心管的性能測試和壽命測試。

2、本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：一種萬米高溫鉆具巖芯管耐磨測試裝置，包括底座、艙體、液壓馬達、鏈條鏈輪機構(gòu)、巖芯管安裝組件。

3、所述巖芯管安裝組件的結(jié)構(gòu)為：待測巖芯管安裝在固定芯軸和旋轉(zhuǎn)套筒之間，巖芯管兩側(cè)通過端蓋壓緊，芯軸右側(cè)尾部與固定尾座固定相連，防止其轉(zhuǎn)動，左側(cè)端蓋通過調(diào)心球軸承連接聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)鏈輪軸相接，鏈輪鏈條傳統(tǒng)機構(gòu)另一端連接液壓馬達輸出軸，艙體內(nèi)充滿300℃高溫油，使整個裝置浸泡在油內(nèi)，液壓馬達在艙體外，固定在底座上。

4、本發(fā)明的有益效果為：

5、能模擬地下深井的300攝氏度高溫工作環(huán)境，通過該測試平臺將地下深井高溫工作環(huán)境轉(zhuǎn)化為可視化的模擬環(huán)境。在此高溫仿真的條件下，它成功執(zhí)行了對鉆進工具核心部件——巖芯管的性能評估與耐久性測試，有效提前揭露潛在缺陷與不足之處。這一過程不僅為被測試部件的設(shè)計優(yōu)化提供了寶貴的實驗依據(jù)，還助力了結(jié)構(gòu)改進，顯著降低了產(chǎn)品研發(fā)過程中的成本投入。

技術(shù)特征：

1.一種萬米高溫鉆具巖芯管耐磨測試原理及裝置，其特征在于，包括液壓馬達1、底座2、艙體3、鏈條4、鏈輪5、巖芯管安裝組件、支撐臺16、傳動軸17，其中：

技術(shù)總結(jié)
一種萬米高溫鉆具巖芯管耐磨測試原理及裝置，涉及鉆探機具測試技術(shù)領(lǐng)域，包括底座、艙體、液壓馬達、支撐臺、鏈輪鏈條結(jié)構(gòu)、巖芯管安裝組件等。其中，巖芯管安裝的具體結(jié)構(gòu)為：待測巖芯管安裝在固定芯軸和旋轉(zhuǎn)套筒之間，巖芯管兩側(cè)通過端蓋壓緊，芯軸右側(cè)尾部與固定尾座固定相連，防止其轉(zhuǎn)動，左側(cè)端蓋通過螺釘緊固連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)鏈輪軸相接，通過巖芯管旋轉(zhuǎn)與固定芯軸之間的旋轉(zhuǎn)摩擦，能夠完成其內(nèi)壁耐磨性測試實驗，同時，聯(lián)軸器內(nèi)部嵌入的超聲波檢測裝置能夠?qū)崟r檢測巖芯管內(nèi)壁的表面質(zhì)量和磨損情況。本發(fā)明能夠測試300℃高溫環(huán)境下巖芯管內(nèi)壁的性能測試與壽命測試。

技術(shù)研發(fā)人員：陳領(lǐng),薛思佳,李炎炎
受保護的技術(shù)使用者：薛思佳
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28