一种旋转导向工具地面测试装置的制作方法

本发明涉及石油钻井井下测试仪器。

背景技术：

旋转导向系统多为推靠式，通过三个120°周向均布的支撑翼推靠井壁实现旋转导向钻进。旋转导向工具测试大部分都需要在井下进行实况测试，这种测试手段需要钻井队、运输多方配合，成本高，周期长，如果测试过程中出现井下复杂状况可能断送以前全部科研成果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种旋转导向工具地面测试装置，解决目前旋转导向工具需要在井下进行实况测试的问题。

为实现上述发明目的，所述的一种旋转导向工具地面测试装置，其特征在于，包括：

油井套管、模拟钻头及钻头偏移量显示机构；

所述油井套管，用于模拟井筒，其井壁上开有等间距的三个窗口；所述旋转导向工具插入所述油井套管中，所述旋转导向工具的支撑翼从所述窗口伸出，所述窗口外侧连接固定架；

所述固定架，用于固定第一压力传感器；

所述旋转导向工具径向移动至所述支撑翼与所述第一压力传感器接触时，所述第一压力传感器用于测量所述支撑翼与所述井壁接触作用力大小；

所述模拟钻头，其外壁具有第二压力传感器，与所述旋转导向工具连接；

所述旋转导向工具径向移动至所述第二压力传感器与所述井壁接触时，所述第二压力传感器用于测量所述模拟钻头与所述井壁之间侧向钻压；

钻头偏移量显示机构，包括激光笔及激光靶；

所述激光笔，连接在所述模拟钻头上，用于指示所述模拟钻头在径向上的位移；

所述激光靶，用于追踪显示所述激光笔射出点实际位置。

优选地，所述固定架，具有与所述窗口平行的侧壁；

所述侧壁内侧固定所述第一压力传感器。

优选地，所述第二压力传感器的数量为2-4个，且所述第二压力传感器沿所述模拟钻头的周向均布。

优选地，所述激光笔固定在激光笔支架上；

所述激光笔支架，固定在所述模拟钻头的前端。

优选地，所述激光靶，包括竖立平板及表面具有x\y坐标轴的靶纸；

所述靶纸贴在所述竖立平板上。

优选地，所述竖立平板具有高度可调机构。

本发明具有如下有益效果：

本发明的地面测试装置，可直接观察旋转导向工具在模拟井下钻进工况下的工作状态。在旋转导向工具执行不同钻进指令的工况下，记录测试数据，分析仪器导向能力，并具有如下功能：

1、测量旋转导向工具支撑翼与井壁实际接触作用力大小；

2、测量钻头侧翼与井壁之间的作用力大小；

3、通过观察激光测点偏移，指示出钻头在实际井眼中的钻进方向，有效解决旋转导向工具井下钻具力学分析可视化问题。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的旋转导向工具地面测试装置的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的旋转导向工具地面测试装置的结构示意图。由图1所示：一种旋转导向工具地面测试装置，包括油井套管1、模拟钻头4及钻头偏移量显示机构；

所述油井套管1，可为3米长φ245mm英寸套管，用于模拟井筒，其井壁上开有等周向间距的三个窗口；旋转导向工具插入油井套管中，旋转导向工具的支撑翼从窗口伸出；窗口外侧焊接固定架2，固定架2用于固定第一压力传感器3。

旋转导向工具径向移动至支撑翼与第一压力传感器3接触时，第一压力传感器3用于测量支撑翼与井壁接触作用力大小。

模拟钻头2外壁具有第二压力传感器7，并与旋转导向工具连接；旋转导向工具径向移动至第二压力传感器7与井壁接触时，第二压力传感器7用于测量模拟钻头2与井壁之间侧向钻压。

钻头偏移量显示机构，包括激光笔及激光靶6；激光笔连接在模拟钻头2上，用于指示模拟钻头2在径向上的位移；激光靶6用于追踪显示激光笔射出点实际位置。

进一步地，在图1中，固定架2具有与窗口平行的侧壁，并在侧壁内侧固定第一压力传感器3。

进一步地，在图1中，第二压力传感器7的数量为2-4个，且第二压力传感器7沿模拟钻头4的周向均布。

进一步地，在图1中，激光笔固定在激光笔支架5上；激光笔支架5固定在模拟钻头4的前端。

进一步地，激光靶6包括竖立平板及表面具有x\y坐标轴的靶纸；靶纸贴在竖立平板上，且竖立平板具有高度可调机构。

具体地，结合图1，对本发明旋转导向工具地面测试装置的工作过程进行简要说明：

将旋转导向工具从一端插入旋转导向工具地面测试装置的油井套管1内，将模拟钻头4拧牢在旋转导向工具一端，调整好油井套管1的三个窗口与旋转导向工具的支撑翼方向，使支撑翼能顺利通过窗口并接触第一压力传感器。连接好与第一压力传感器及第一压力传感器连接的显示屏。在激光笔支架5处装好激光笔，在激光靶6上贴好靶纸，调整激光靶6高度位置，将初始激光点落在原点处，给旋转导向工具加电测试，下发不同钻进指令，等待仪器响应后，追踪激光笔射出点实际位置，激光笔射出点可反映出钻头实际在井下的位移量和方向；同时记录第一压力传感器及第二压力传感器读数，对比下传指令理论值，进行对比分析，得出旋转导向工具工作状态是否合理的结论。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种旋转导向工具地面测试装置，包括油井套管、模拟钻头及钻头偏移量显示机构；所述油井套管，用于模拟井筒，其井壁上开有等间距的三个窗口；所述窗口外侧连接固定架；所述固定架用于固定第一压力传感器，所述第一压力传感器用于测量所述支撑翼与所述井壁接触作用力大小；所述模拟钻头外壁具有第二压力传感器，所述第二压力传感器用于测量所述模拟钻头与所述井壁之间侧向钻压；钻头偏移量显示机构，用于指示所述模拟钻头在径向上的位移；解决目前旋转导向工具需要在井下进行实况测试的问题。

技术研发人员：赵民;徐月庆;张洪大;陈柏山;李玉海;杨决算;李润启;赵洪岩;宋程
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司;大庆石油管理局有限公司
技术研发日：2018.09.20
技术公布日：2019.03.19