一种自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验装置的制作方法

本发明属于石油钻井装备技术领域，特别涉及一种自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验装置。

背景技术：

在石油钻井中，经常遇到的一个突出的问题是在直井段如何防止井斜即实现垂直钻井。国内直井的井斜控制主要采用钟摆组合钻具，利用这种钻具组合需要采取吊打(即小钻压)的方式，是一种以牺牲机械钻速换取井身质量的消极方法。国外进入商业化的自动垂直钻井系统主要有3种，分别为斯伦贝谢公司的powerv系统、贝克休斯公司的vertitrak系统和德国智能钻井公司的smartdrilling系统，但这些国外公司在自动垂直钻井系统技术方面对我国进行技术保密和垄断。我国石油钻井单位只能以租借国外产品的方式应用、试钻这些系统。

自动垂直钻井工具是集机、电、液一体化的自主纠斜、稳斜的钻井工具系统，能够有效解决防斜与打快这一困扰钻井工程界的难题。我国自动垂直钻井系统的研究虽然做了许多的研究工作，但目前还有一些技术难点有待攻克，现场的工程化应用还需要进一步的探索。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验装置，以解决自动垂直钻井工具稳定平台在室内的功能调试问题，为该工具在井下的可靠应用提供实验支撑。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验装置，包括主体结构总成、悬挂总成、稳定平台测控储单元、磁粉制动器31、驱动单元和井斜角调整总成；

所述的主体结构总成包括固定在地面上的主支架28，主支架28的中部设置有井斜角刻度盘29；主支架28与滑动轴承支座19连接，且滑动轴承支座19可以绕主支架28轴线转动；

所述的悬挂总成包括安装在轴承支座19上的悬挂支撑主体18，悬挂支撑主体18与驱动单元主支撑板7连接；

所述的稳定平台测控储单元包括悬挂在悬挂主支撑主体18上的稳定平台测控储单元柱支撑板1；稳定平台测控储单元柱支撑板1与稳定平台开放式测控储组件3联结在一起，稳定平台开放式测控储组件3上部通过上电机大齿轮2连接驱动上电机发电，稳定平台开放式测控储组件3下部通过下电机大齿轮4连接驱动下电机发电，稳定平台开放式测控储组件3底部的扭矩测试转换头5与磁粉制动器31连接；

所述的驱动单元包括连接在悬挂支撑主体18上的驱动单元主支撑板7，驱动单元主支撑板7上部设置有能够配合运动的上电机上下位置调整板8和上电机左右位置调整板9，驱动单元主支撑板7中部设置有井斜角度指针12，驱动单元主支撑板7下部设置有能够配合运动的下电机上下位置调整板16和下电机左右位置调整板17上，上电机上下位置调整板8上安装有上变频电机11，上变频电机11主轴上安装有上电机小齿轮10；下电机上下位置调整板16上设置有下变频电机14，下变频电机14主轴上安装有下电机小齿轮13；

所述的井斜角调整总成包括下部支撑组合体22，下部支撑组合体22一侧与稳定平台测控储单元主支撑板1连接，下部支撑组合体22另一侧与驱动单元主支撑板7连接，下部支撑组合体22外侧通过螺栓固定调角度移动支座32，调角度移动支座32上安装调整丝杠转轴24，调整丝杠转轴24通过螺纹与调角度丝杠27连接；调角度丝杠27通过调角度转轴35活动安装在调角度支座25上并通过调整螺母26紧固，调角度支座25通过螺栓与主支架28联结，调角度支座25左右位置在紧固之前通过调角度横向固定板33和调整位置螺钉34进行位置调整；通过调整螺母26和移动调角度丝杠27的长度来模拟调整井斜角。

所述的主支架28两侧还设置有梯子总成37，主支架28另一侧设置有起吊辅助装置36。

本发明的装置是针对自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验而设计，可解决自动垂直钻井工具稳定平台在室内的功能调试实验问题，为该工具在井下的实际应用提供了实验支撑，确保了自动垂直钻井工具最核心的单元—稳定平台测控储单元的功能实现。

附图说明

图1是本发明装置的总体结构示意图。

图2是本发明装置的稳定平台测控储单元结构示意图，其中图2a是主视图，图2b是侧视图。

图3是本发明装置的驱动单元结构示意图，其中图3a是主视图，图3b是侧视图。

图4是本发明装置的悬挂总成结构示意图，其中图4a是主视图，图4b是轴测图。

图5是本发明装置的主体结构总成结构示意图，图5a是轴测图,图5b是图5a顺时针旋转90度的示意图。

图6是本发明装置的井斜角调整总成结构示意图，其中图6a是主视图，图6b是图6a逆时针旋转90度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1，一种自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验装置，包括主体结构总成、悬挂总成、稳定平台测控储单元、磁粉制动器31、驱动单元和井斜角调整总成；

参照图5，所述的主体结构总成包括主支架28，主支架28的中部设置有井斜角刻度盘29，主支架28由地脚螺栓30固定在地面上；主支架28通过螺栓21与滑动轴承支座19连接，且滑动轴承支座19可以绕主支架28轴线转动，用来调整模拟井斜角。

参照图4，所述的悬挂总成包括安装在轴承支座19上的悬挂支撑主体18，悬挂支撑主体18与驱动单元主支撑板7连接。

参照图2，所述的稳定平台测控储单元包括用螺钉20固定悬挂在悬挂支撑主体18的稳定平台测控储单元柱支撑板1；稳定平台测控储单元柱支撑板1与稳定平台开放式测控储组件3(既自动垂直钻井工具稳定平台测控储单元)通过螺钉6联结在一起，稳定平台开放式测控储组件3上部通过上电机大齿轮2连接驱动上电机发电，稳定平台开放式测控储组件3下部通过下电机大齿轮4连接驱动下电机发电，稳定平台开放式测控储组件3底部的扭矩测试转换头5与磁粉制动器31连接。

参照图3，所述的驱动单元包括通过螺钉连接在悬挂支撑主体18上的驱动单元主支撑板7，驱动单元主支撑板7上部通过螺钉15设置有能够配合运动的上电机上下位置调整板8和上电机左右位置调整板9，驱动单元主支撑板7中部设置有井斜角度指针12，驱动单元主支撑板7下部设置有能够配合运动的下电机上下位置调整板16和下电机左右位置调整板17上，上电机上下位置调整板8上安装有上变频电机11，上变频电机11主轴上安装有上电机小齿轮10；下电机上下位置调整板16上设置有下变频电机14，下变频电机14主轴上安装有下电机小齿轮13。

参照图6，所述的井斜角调整总成包括下部支撑组合体22，下部支撑组合体22一侧通过螺栓23与稳定平台测控储单元主支撑板1连接，下部支撑组合体22另一侧通过螺栓23与驱动单元主支撑板7连接，下部支撑组合体22外侧通过螺栓固定调角度移动支座32，调角度移动支座32上安装调整丝杠转轴24，调整丝杠转轴24通过螺纹与调角度丝杠27连接；调角度丝杠27通过调角度转轴35活动安装在调角度支座25上并通过调整螺母26紧固，调角度支座25通过螺栓与主支架28联结，调角度支座25左右位置在紧固之前通过调角度横向固定板33和调整位置螺钉34进行位置调整；通过调整螺母26和移动调角度丝杠27的长度来模拟调整井斜角。

参照图1，所述的主支架28两侧还设置有梯子总成37，主支架28另一侧设置有起吊辅助装置36。

本发明的工作原理为：

起吊辅助装置36利用钢丝绳安装、拆卸稳定平台测控储单元，起辅助起吊导向作用。

悬挂总成中的悬挂支撑主体18安装在轴承支座19上，用于悬挂、固定驱动单元和稳定平台测控储单元，整个悬挂总成可以绕轴承支座19摆动±10°来模拟井斜角的变化。

驱动单元中各个部件为稳定平台测控储单元提供动力。磁粉制动器31为稳定平台开放式测控储组件3提供负载扭矩。

井斜角调整总成联结驱动单元和稳定平台测控储单元，并与悬挂支撑主体18一起组成刚性组合体，通过井斜角调整总成的调角度丝杠27调整，通过改变丝杠来模拟调整所需要的井斜角。可以绕轴承支座19旋转一定的角度，模拟钻井过程中的井斜角的变化。

梯子总成37其结构是焊接件，与主支架28连接在一起，为操作人员提供实验安全保障。

本发明的装置是针对自动垂直钻井工具稳定平台功能调试实验而设计，可解决自动垂直钻井工具稳定平台在室内的功能调试实验问题，为该工具在井下的实际应用提供了实验支撑，确保了自动垂直钻井工具最核心的单元—稳定平台测控储单元的功能实现。