一种旋转导向工具流体测试装置的制作方法

本发明涉及井下工具测试装置领域中一种旋转导向工具流体测试装置，适用于石油钻井行业井下钻井工具的地面流体测试。

背景技术：

随着油气田勘探开发技术的不断发展，钻遇的地层构造越来越复杂多变，在高陡构造的地层中，“防斜打快”问题成为石油钻井施工中急需解决的技术难题之一。目前，国内防斜打直技术归纳起来主要有刚性满眼钻具组合防斜技术、钟摆力纠斜技术、离心力防斜纠斜技术、利用钻具弯曲防斜纠斜技术、“动力钻具＋MWD”复合钻井防斜纠斜技术等。其中“动力钻具＋MWD”复合钻井防斜纠斜技术纠斜能力强，可广泛应用于各级别具有倾斜趋势地层的防斜、纠斜，其中自动化钻井系统的防斜、纠斜效果更好，在国外相关产品已经得到广泛应用，如旋转导向系统、自动垂直钻井系统等。

旋转导向工具在现场应用期间，有时会出现造斜能力不理想，分析其原因极有可能是由于旋转导向系统的造斜系统工作不正常引起的，其造斜力在工作过程中可能会发生不稳定的现象，造成旋转导向系统的造斜会出现误差。为了准确测量得到旋转导向系统在工作过程中造斜力的大小，针对旋转导向工具进行整体性能及技术指标的验证以及对旋转导向系统中造斜系统的机械性能的检验，迫切需要开展针对旋转导向系统流体测试装置的研制。

对于石油行业的井下旋转导向工具流体测试，目前常用的方法是进行现场试验，但是这样不仅会耗费大量的人力物力，随着现场试验的进行，一些不可控的影响因素亦会发生，造成试验结果的不准确，因此，亟待研发一种地面流体测试装置在实验室进行试验以此来代替现场试验，以取得理想的测试结果。

旋转导向系统流体测试装置研制的难题主要包括两个方面。一是设备的柔性，所要研制的流体测试装置要能够在满足多种规格旋转导向系统的测试需求的前提下，能为将来研制上传系统及下传系统提供接口及平台，实现设备的功能拓展；另一方面，在设备运行过程中，由于旋转导向系统不停旋转，使得其造斜机构的推靠位置可变，给其造斜力大小的检测及信号采集带来一定的难度。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题,提出一种旋转导向工具流体测试装置，旨在采用井下环境地面模拟的试验方法，通过测试造斜系统控制转换，测试造斜机构造斜力的大小、造斜机构处流量的大小、钻井液流量与压力等参数，并在旋转导向系统旋转过程中，检验其造斜系统的工作状态及造斜能力。同时，能够为旋转导向系统进一步研究提供接口及试验平台，如双向通讯系统的研发及流体测试。

本发明的一种旋转导向工具流体测试装置的方案是：

框架式的底座15和固定在底座15框架内的两条相互平行导轨1，在底座15上的一端固定连接有主动旋转端6，主动旋转端6包括由电机9和减速箱10组成的驱动机构和与减速箱10输出轴联动的旋转动密封接头11，以及与进水管7对接的接口，其中旋转动密封接头11与进水管7接口互通；在底座15上的另一端设有与导轨1滑动配合的从动旋转端2，从动旋转端2设有同样旋转动密封接头11以及与处水管8对接的接口，且旋转动密封接头11与处水管8接口互通；主动旋转端6和从动旋转端2的旋转动密封接头11在同中心线上；测力装置3为一段内径大于被测旋转导向工具5外径的圆形支架16，在支架16外周分别设置两个以上测力机构13和锁紧机构14，测力机构13和锁紧机构14等角度交错设置，其中测力机构13内置测力传感器。

上述方案进一步包括：

在底座15上的中间部分设置一块或几块与导轨1滑动配合的支撑板，每块支撑板上均设有与被测旋转导向工具5滚动配合的支撑轮4。

从动旋转端2和支撑板上均设置滑鞍12，并通过滑鞍12与导轨1滑动配合。

测力机构13和锁紧机构14分别为三个，测力机构13和锁紧机构14均采用螺杆阀结构，测力机构13的测力传感器设置在螺杆伸出端。

本发明所述的测力装置具有的有益效果是：其结构简单、易于安装，可靠实用，从动旋转端可以沿着导轨滑动，改变滑鞍之间的距离，从而可以为不同长度的井下旋转导向工具提供测试；本发明的测力装置可以实现对锁紧机构以及测力机构的调节，从而实现对不同直径的旋转导向工具进行锁紧以及测试；本发明实现了在地面上对井下旋转导向工具进行测试，使得测试效果更加直观，并且极大节省了人力物力。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的主动旋转端的放大图；

图3为本发明的从动旋转端的放大图

图4为本发明的测力装置的三维放大图；

图中：1为导轨，2为从动旋转端，3为测力装置，4为支撑轮，5为被测旋转导向工具，6为主动旋转端，7为进水管，8为出水管，9为电机，10为减速箱，11为旋转动密封接头，12为滑鞍，13为测力机构，14为锁紧机构，15为底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1~4所示，本发明包括导轨1，从动旋转端2，测力装置3，支撑轮4，被测旋转导向工具5，主动旋转端6，进水管7，出水管8，底座15。其中导轨1安装在底座15上，从动旋转端2通过滑鞍12装在导轨1上，并且可以沿着导轨1滑动；主动旋转端6固定在底座15上，并通过螺栓17与底座相连；进水管7通过主动旋转端6与旋转导向工具5连接；出水管8通过从动旋转端2与旋转导向工具5连接；测力装置3通过锁紧机构14固定在被测旋转导向工具5上，并随旋转导向工具5一起转动。主动旋转端6的旋转动密封接头11与从动旋转端2的旋转动密封接头中心线重合。被测旋转导向工具5的回转中心与旋转动密封接头11中心线重合。

在图1中支撑轮4通过其支撑板沿着导轨1滑动，并且起到支撑旋转导向工具5的作用。

在图2中电机9通过减速箱10传递动力，带动旋转导向工具5旋转。

在图4中锁紧机构14共三个，沿着测力装置支架16圆周向均匀分布；测力机构13共三个，沿着测力装置支架16圆周向均匀分布。

本发明的工作过程如下：首先通过测力装置3的锁紧机构、主动旋转端6的旋转动密封接头11与从动旋转端2的旋转动密封接头正确安装旋转导向工具5，通过导轨1上的滑鞍12调整好各个支撑轮4位置，调节锁紧机构14上的手柄，可以保证旋转导向工具外圆周面与锁紧机构14均匀接触，实现对不同直径的推靠式旋转导向工具的装夹锁紧。当夹持的旋转导向工具处于不旋转或者旋转状态时，通过调节测力机构13，使之压力传感器压头压在旋转导向工具圆周面上。当旋转导向工具处于工作状态时，开泵，经过进水管7进水，出水管8出水，然后启动电机9，控制旋转导向工具5 以一定转速开始旋转，此时旋转导向工具内部有流体流过，在钻柱内外压差作用下，内外压差会驱动被测旋转导向工具5的活塞推靠外壁，从而产生侧向推靠力，测力机构13对侧向推靠力进行测量，可以实现对推靠式旋转导向工具在工作时产生的侧向推靠力的准确测量。