一种三轴动态测量校准装置的制作方法

1.本实用新型涉及钻井用钻具校准技术领域，具体涉及一种三轴动态测量校准装置。


背景技术：

2.钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程的实施对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用，20世纪80年代至今，钻井工程技术发展迅速，目前已发展出斜井、定向井和水平井等钻井系统，在这些钻井工程技术中钻井用钻具在井下的姿态信息对于保证在储层中钻进都是至关重要的，钻井用钻具在井下姿态主要是呈现三轴方向，姿态不是单一存在的，特别是在井下复杂的相互影响的一个复杂状态，现有的钻井用钻具井下姿态测量校准装置主要是针对钻井用钻具的轴向测量校准，对于钻井用钻具的横向测量校准研究相对较少，并且现有的钻井用钻具在进行井下姿态测量时，必须停止钻进，即静态测量，虽然能得到准确的姿态参数，但存在时效低、成本高等问题。
3.因此为了更真实的模拟和复现钻井用钻具在井下姿态，提高测试效率，需要研制一种能对钻井用钻具井下姿态参数连续、动态、实时测量的动态测量校准装置。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种三轴动态测量校准装置，通过在装置顶部设置待测物台座，方位角旋转组件和井斜角旋转组件，在方位角旋转组件和井斜角旋转组件上均设置有相应的调节位置的手轮调节机构，调节手轮调节机构使安装于待测物台座上的钻井用钻具呈现三轴动态，同时待测物台座首部设置有电机带动钻井用钻具旋转，通过以上三个旋转中心，使钻井用钻具可以在三个旋转轴上以任意角度姿态旋转模拟测试，从而对钻井用钻具在井下姿态进行校准，大大提高测试效率。
5.为达到上述技术目的，本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种三轴动态测量校准装置，包括底座，还包括：
7.方位角旋转组件，所述方位角旋转组件包括第一手轮调节机构，所述第一手轮调节机构设置于底座上，用于调节方位角；
8.井斜角旋转组件，所述井斜角旋转组件包括待测物台座和第二手轮调节机构；
9.所述第二手轮调节机构设置于所述方位角旋转组件上方，用于调节井斜角；
10.所述待测物台座包括电机和固定板，所述固定板连接于第二手轮调节机构上，随第二手轮调节机构一同旋转，所述电机连接于固定板一端。
11.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，为避免待测钻井用钻具在转动时因不同心而出现晃动造成损坏，所述待测物台座包括中心杆，所述中心杆连接于固定板上方，所述中心杆的中轴线与固定板的中轴线同心。
12.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，为避免待测钻井用钻具和电机导线缠绕，所述待测物台座还设置有第二滑环，用于传输动力和信号的旋转连接，所述第
二滑环连接于固定板上远离电机的一端。
13.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述待测物台座还包括第一联轴器和第二联轴器，所述第一联轴器和第二联轴器分别设置于中心杆的两侧，用于连接待测钻井用钻具和电机两端，起到缓冲减振的作用。
14.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，在上述方案中待测钻井用钻具只有一个安装方向，为解决此问题，在所述电机和第一联轴器之间还设置有第一滑环。
15.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述第一手轮调节机构和第二手轮调节机构均为具有自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构。
16.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述第一手轮调节机构调节方位角的范围为0
°‑
360
°
，设置有第一刻度盘和第一副尺，所述第一刻度盘呈圆形，并设置于底座上方，随第一手轮调节机构旋转，所述第一副尺设置于底座上，通过第一刻度盘与第一副尺配合用于读取方位角。
17.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述第二手轮调节机构调节井斜角的范围为0
°‑
360
°
，设置有第二刻度盘和第二副尺，所述第二刻度盘呈圆柱状，并与第二手轮调节机构的转轴同向设置，随第二手轮调节机构旋转，所述第二副尺与第二刻度盘设置于同向侧面上，通过第二刻度盘与第二副尺配合用于读取井斜角。
18.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述第一刻度盘下方和第二刻度盘内部均设置有角度传感器，提高测量精度。
19.作为所述三轴动态测量校准装置的进一步可选方案，所述固定板上设置有用于测量中心杆的转速及自转角度的转速测量装置，所述底座上设置有显示装置，所述角度传感器和转速测量装置均与显示装置电连接，进一步提高测量精度。
20.从以上技术方案可以看出，本技术提供的一种三轴动态测量校准装置，包括底座、方位角旋转组件和井斜角旋转组件，方位角旋转组件包括第一手轮调节机构，第一手轮调节机构设置于底座上，用于调节方位角；井斜角旋转组件包括待测物台座和第二手轮调节机构；第二手轮调节机构设置于方位角旋转组件上方，用于调节井斜角，待测物台座包括电机和固定板，固定板连接于第二手轮调节机构上，随第二手轮调节机构一同旋转，电机连接于固定板一端带动钻井用钻具旋转模拟待测钻井用钻具在井下的动态，通过第一手轮调节机构、第二手轮调节机构和电机构成的三个旋转中心，使钻井用钻具可以在三个旋转轴上以任意角度姿态旋转模拟测试，快速定位和复现工况条件，从而对钻井用钻具井下姿态参数进行连续、动态和实时的校准，相比传统轴向测量大大提高测试效率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。在附图中：
22.图1为本技术实施例提供的三轴动态测量校准装置的俯视结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的三轴动态测量校准装置的正视结构示意图；
24.图3为本技术实施例提供的三轴动态测量校准装置的右视结构示意图。
25.附图中标记及对应的零部件名称：
26.1-第一手轮调节机构，2-第一副尺，3-第一刻度盘，4-底座，5-安装孔，6-中心杆，7
‑ꢀ
第一轴承座，8-电机，9-第二轴承座，10-第一滑环，11-第一联轴器，12-固定板，13-第二刻度盘，14-第二副尺，15-第二手轮调节机构，16-第三轴承座，17-第二联轴器，18-第二滑环，19-支撑架。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术实施例保护的范围。
28.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
30.实施例1
31.本实施例1提供一种三轴动态测量校准装置，如图1-图3所示，包括底座4、方位角旋转组件和井斜角旋转组件，方位角旋转组件包括第一手轮调节机构1和支撑架19，第一手轮调节机构1设置于底座4上，用于调节方位角，该第一手轮调节机构1为具有自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构，避免转动调节时因不能锁紧造成测量误差，而第一手轮调节机构还包括第一手轮、第一刻度盘3和第一副尺2，第一手轮与蜗杆连接，用于驱动蜗轮蜗杆转动，第一刻度盘3呈圆形，并设置于底座4上方，随第一手轮调节机构1旋转，第一副尺2设置于底座4上，通过第一刻度盘3与第一副尺2配合用于读取方位角，并且方位角的调节范围为0
°ꢀ‑
360
°
，支撑架19设置于第一手轮调节机构1两侧并垂直于第一刻度盘3，随第一刻度盘3 一同旋转。
32.井斜角旋转组件包括待测物台座和第二手轮调节机构15，第二手轮调节机构设置于支撑架19之间，用于调节井斜角，第二手轮调节机构15为具有自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构，包括第二手轮、第二刻度盘13和第二副尺14，第二手轮与蜗杆连接，用于驱动蜗轮蜗杆转动，第二刻度盘13呈圆柱状并与第二手轮调节机构15的转轴同向设置，随第二手轮调节机构15旋转，第二副尺14与第二刻度盘13设置于同向侧面上，通过第二刻度盘13与第二副尺14配合用于读取井斜角，并且井斜角的调节范围为0
°‑
360
°
。
33.待测物台座包括电机8和固定板12，固定板12连接于第二手轮调节机构15上，随第二手轮调节机构15一同在第一手轮调节机构1两侧的支撑架19之间形成的间隙内旋转，固
定板12上还设置有多个间距不同的安装孔5，用于安装不同规格的待测钻井用钻具，电机8连接于固定板12一端带动钻井用钻具旋转模拟待测钻井用钻具在井下的动态，为避免待测钻井用钻具在转动时因不同心而出现晃动造成损坏，上述待测物台座包括第一轴承座7、第三轴承座16和中心杆6，中心杆6连接于固定板12上方，第一轴承座7和第三轴承座16分别连接中心杆6，用于连接固定中心杆6，另外中心杆6的中轴线与固定板12的中轴线同心，在测试时将待测钻井用钻具的中心转轴与该中心杆6连接即可，而为避免待测钻井用钻具和电机8导线缠绕，所述待测物台座还设置有第二滑环18，用于传输动力和信号的旋转连接，第二滑环18连接于固定板12上远离电机8的一端，同时待测物台座还包括第一联轴器11和第二联轴器17，第一联轴器11两端分别连接电机8和中心杆6，第二联轴器17两端分别连接第二滑环18和中心杆6，双联轴器的串联对待测钻井用钻具起到缓冲减振的作用。
34.从以上技术方案可以看出，本实施例提供的一种三轴动态测量校准装置，在装置顶部设置有待测物台座，并分别设置方位角旋转组件和井斜角旋转组件，在方位角旋转组件和井斜角旋转组件的手轮调节机构上均设置对应的刻度盘标记位置，摇动相应手轮，待测钻井用钻具呈现三轴动态，同时待测物台座首部设置有电机8通过中心杆6带动待测钻井用钻具旋转，通过第一手轮调节机构1、第二手轮调节机构15和电机8构成的三个旋转中心，使钻井用钻具可以在三个旋转轴上以任意角度姿态旋转模拟测试，快速定位和复现工况条件，从而对钻井用钻具井下姿态参数进行连续、动态和实时的校准。
35.实施例2
36.基于实施例1所述的技术方案，本实施例2提供一种三轴动态测量校准装置，在上述实施例1所述的技术方案中待测钻井用钻具只有一个安装方向，为解决此问题，在所述电机8 和第一联轴器11之间还设置有第一滑环10，该第一滑环10两端分别连接第二轴承座9和第一联轴器11，为提高测量精度，在本实施例中的第一刻度盘3下方和第二刻度盘13内部均设置有角度传感器，用于自动测量待测钻井用钻具的方位信息。
37.为进一步提高测量精度，在固定板12上还可以设置用于测量中心杆6的转速及自转角度的转速测量装置，底座4上设置有显示装置，角度传感器和转速测量装置均与显示装置电连接。