涡轮钻具是一种全金属高温动力钻具,其配合金刚石孕镶钻头十分适合高硬度地层取心钻进。国内外对涡轮钻具的测试普遍采用模拟负载的方法,无法体现出钻头与地层之间的实际耦合作用关系,本文针对这一问题,开展了涡轮钻具测试装置研制,及配套钻进实验研究,对进一步开展涡轮钻具及其配套钻井工艺研究具有十分重要的意义。首先,开展了涡轮钻具实验测试装置研究,利用SolidWorks软件对机械台架、高压泥浆泵循环系统、操作系统等涡轮钻具测试装置的关键部件进行了三维虚拟样机建模,开展了实验台的虚拟样机装配技术研究,并对实验台的关键受力组件进行了力学分析校核,证明实验装置机械部分设计可行,在此基础上,加工制造,并在实验室内装配完成了涡轮钻具测试装置。根据孔下动力钻具近钻头端的泥浆出口压力、扭矩和转速等参数测试的需要,利用AutoCAD和SolidWorks完成了直径为?127的孔下动力钻具测量短节设计,完成了相关结构进行可行性论证和安全校核计算,并完成了制造了该型测量短节的制造和装配工作。完成了涡轮钻具实验测试装置的基本功能调试工作,利用搭建完成的测试装置,本室开发的?127取心涡轮钻具,配合?145孕镶金刚石钻头,分别对玄武岩、大理岩进行了取心钻进实验,完成了涡轮钻具不同输入流量下的钻进效果实验,以考察涡轮钻具测试装置和涡轮钻具的工作特性,并在此基础上开展了钻进工艺研究。设计和实验研究结果表明,涡轮钻具测试装置方案设计合理,实验装置运行基本正常,利用此装置开展涡轮钻进工艺研究原理可行,为后续进一步开展涡轮钻具钻进实验研究奠定了良好的基础。