[發明專利]一種連續油管鉆井機器人地面實驗模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201710720406.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107386971B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 劉清友;何俊江;朱海燕;趙建國;曾杰;楊亞強;張銘海;劉文全;王昆鵬;秦松
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B47/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種連續油管鉆井機器人地面實驗模擬裝置，它包括透明管（1）、水槽（2）、連續油管（3）、重物架（4）和步進電機泵（5），透明管（1）由順次連接的水平段和豎直段組成，連續油管（3）設置于透明管（1）內，重物架（4）上安裝有滑輪（14），滑輪（14）上繞有拉繩（15），拉繩（15）的一端懸掛有多個重物（16），拉繩（15）的另一端固定于連接環（13）上；它還包括控制箱（17）和計算機（18），控制箱（17）與計算機（18）信號線連接。本發明的有益效果是：能夠模擬鉆井機器人在不同脈沖波下、不同牽引力條件下以及不同壓力差條件下鉆井機器人在水平井中實際運動情況，為優化支撐臂結構提供實驗數據依據，為優化液壓控制系統系統提供實驗數據依據。

技術領域

本發明涉及模擬連續油管鉆井機器人運動情況，特別是一種連續油管鉆井機器人地面實驗模擬裝置及方法。

背景技術

連續油管鉆井具有污染小、成本低等特點，已越來越受到油氣開采行業的親睞。通過力學分析可知，對連續油管進行軸向牽引則能增加連續油管鉆井水平段的延伸距離，而鉆井機器人可對連續油管實施牽引，因此連續油管鉆井機器人的提出為連續油管鉆井提供了一個良好的解決方案。由于攜巖條件的限制，連續油管鉆井主要應用于小井眼、微小井眼領域，基于此連續油管鉆井機器人同樣應滿足小井眼、微小井眼的尺寸要求，同時鉆井機器人還應具備大牽引力特點。

鉆井機器人向前的動力由鉆井液提供，通過地面給鉆井機器人發送液壓信號，從而控制鉆井機器人。然而在實際鉆井作業中，無法觀察鉆井機器人在不同脈沖波下、不同牽引力條件下、不同壓力差條件下，鉆井機器人在水平井中的運動情況。也無法分析鉆井機器人的支撐臂與水平井壁之間的受力情況，不能為鉆井機器人支撐臂的改進提供數據支持，也無法檢測鉆井機器人在運動過程中所消耗的鉆井液，不能為液壓系統的設計優化提供數據支持。因此亟需能夠模擬鉆井機器人在水平井中運動情況的裝置。。

發明內容

本發明能夠模擬鉆井機器人在不同脈沖波下、不同牽引力條件下以及不同壓力差條件下鉆井機器人在水平井中實際運動情況，提供一種制作成本低、為優化支撐臂提供數據依據、為優化液壓系統提供數據依據、結構緊湊的連續油管鉆井機器人地面實驗模擬裝置及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種連續油管鉆井機器人地面實驗模擬裝置，它包括透明管、水槽、連續油管、重物架和步進電機泵，所述水槽內安裝有流量計，所述透明管由順次連接的水平段和豎直段組成，連續油管設置于透明管內，連續油管的首端延伸于垂直段的外部，連續油管的末端穿出水平段且伸入于水槽內，末端上設置有壓力傳感器和節流閥，連續油管上還連接有位于水平段的鉆井機器人，鉆井機器人的支撐臂上設置有應變片；所述步進電機泵的吸水口經進水管與水槽連通，步進電機泵的排水口處連接有排水管，排水管與連續油管的首端經連接環連接；所述水槽、進水管、步進電機泵、排水管、連續油管以及鉆井機器人形成封閉通道；所述重物架上安裝有滑輪，滑輪上繞有拉繩，拉繩的一端懸掛有多個重物，拉繩的另一端固定于連接環上；它還包括控制箱和計算機，控制箱與計算機通過信號線連接，所述壓力傳感器、應變片、流量計、鉆井機器人以及步進電機泵均與控制箱通過信號線連接。

所述的多個重物通過勾環首尾相連。

重物為砝碼。

所述水平段的右端部設置有滑孔支架，所述連續油管的末端貫穿滑孔支架設置。

所述的地面實驗模擬裝置模擬鉆井機器人的方法，它包括以下步驟：

S1、啟動步進電機泵，步進電機泵將水槽內的水依次經進水管、步進電機泵和排水管泵入連續油管內，當步進電機泵運行一段時間后，觀察封閉通道內是否有氣泡，排除氣泡避免由于氣泡影響鉆井機器人液壓系統的正常工作；

S2、實時從計算機上讀取出連續油管內水的壓力值，調節節流閥的開度，保證封閉通道內壓力在適當的范圍內；