[发明专利]一种稳定平台测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在石油钻井工程中用于检测旋转导向钻井系统稳定平台的 试验测量装置。

背景技术

钻井方式需求的变化促使钻井工具也在不断地改进。随着定向井、水平井 钻井技术的生产应用日益增多，各种相应的井下导向工具相继出现。早期使用 的是转盘钻进造斜工具，如槽式变向器、套筒性方位控制器及各种特殊结构钻 头等，目前应用最为广泛的是井下动力钻具。利用现有的动力导向技术不利于 钻头的选择，“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加大，不能 实现井眼大位移延伸，以及对井眼轨迹的精确控制。对于大斜度井和大位移井， 常规动力钻具已很难甚至不可能满足需要，因而出现了连续旋转导向的井下工 具。要完成复杂井眼轨迹，尤其是真正实现井下闭环控制，传统钻井工具已不 能满足要求，必须研制更加灵活的全方位可调的旋转导向井下工具，其核心是 能在旋转状态下按控制指令动作改变作用在钻头的合力或改变钻具偏心程度的 稳定平台装置。稳定平台装置实际上是一个测控单元，含有磁通门、重力加速 度计、速率陀螺、微处理器以及相关的各种电路。它可以检测接收各种信号， 通过一定的算法计算得出正确的数据结果，并发出指令操纵执行结构完成各种 动作。

目前国内大的石油公司及院所都对旋转导向钻井系统投入大量的人力和资 金，为了保证系统研制的成功性，减少不必要的损失，有必要通过模拟井下仪器 的运动状态，来验证旋转导向钻井系统稳定平台的各项参数是否满足性能指标。 而研制稳定平台测试试验台架就是为了模拟旋转导向钻井系统稳定平台的井下 工作状况而设计的地面专用测试系统。当试验台架水平或竖直放置时，电动机 带动稳定平台模拟钻铤和模拟涡轮以指定转速旋转，测试系统可以将稳定平台 的转角、转速，输出轴的转角、转速、输出扭矩以及试验台架的倾角等参数经 过测量，处理并存贮。然后根据所得到的参数对其性能进行分析，以便于验证 稳定平台中算法是否正确，各个传感器是否灵敏正确以及电路是否工作正常， 从而及时发现并改正稳定平台中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检验旋转导向钻井系统稳定平台的测试装 置，能够完整合理地模拟稳定平台在井下工作的环境条件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种稳定平台的测试装置，包括测量台架单元和旋转基座单元。其特征在 于：所述的台架单元是桁架结构或框架结构；旋转基座单元包括液压摆缸或电 动系统，并通过回转主轴与台架单元相联结。

所述的测量台架单元包括伺服驱动电机、负载系统和测量系统，固定联结 在台架上。所述的伺服驱动电机通过联轴器或通过皮带轮传动与放置在平台上 的稳定平台相联结。所述的负载系统为一个或多个扭矩发生装置。所述的测量 系统包括加速度表、绝对式码盘和扭矩仪，分别安装在稳定平台的输出轴和测 试台架上。所述的基座单元包括液压或电动起竖系统和绕底座中心轴旋转的转 动系统。

本发明所述的稳定平台测试装置具有的有益效果是，测量台架单元采用无 磁或弱磁材料制造，可以有效地减少对稳定平台的干扰，从而保证测试结果的 准确性；测量台架提供给稳定平台所需的发电机转速，钻铤转速以及负载扭矩， 可以模拟井下的工况条件；测量系统可以得到稳定平台的转角、转速，输出轴 的转角、转速、输出扭矩以及试验台架的倾角等参数，从而验证稳定平台的性 能参数。旋转基座单元可以实现平台在空间竖直平面内的自由摆动和绕底座中 心轴线的自由转动，从而模拟井斜和方位参数的变化，并验证稳定平台是否稳 定准确地工作。

附图说明

图1是稳定平台测试装置的示意图

图2是稳定平台测试装置台架单元的结构图

1.负载电机  2负载电机座  3.联轴器  4.扭矩传感器  5.扭矩传感器座  6.旋转编码 器  7.过渡轴  8.旋转编码器  9.轴承座  10.调心滚子轴承  11.抱紧轴  12.输出轴  13.抱 紧轴  14.输入轴  15.皮带轮  16.过渡轴  17.电机座  18.交流伺服电机  19.过渡板  20.电 机座  21.皮带轮  22.主轴  23.轴承  24.联轴器  25.交流伺服电机  26.过渡板  27.台架单 元  28.摆动主轴  29.抱紧块  30.抱紧螺栓  31.液压摆缸  32.旋转基座单元  33.稳定平 台  34.旋转主轴

具体实施方式

现结合说明书附图，对本发明作进一步描述。