[實用新型]一種動態指向式旋轉導向鉆井工具動態加載試驗裝置

有效

• 申請號: 201720649559.6
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN207036449U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 張光偉;李慶偉;孫學珍;高雪
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 強宏超

技術領域

本實用新型屬于石油鉆井工程領域，具體涉及一種動態指向式旋轉導向鉆井工具動態加載試驗裝置。

背景技術

為了滿足油氣資源勘探開發的要求，大位移井、三維多目標多分支井、長水平段水平井等復雜結構井越來越多。常規鉆井技術已經不能滿足復雜井鉆井工藝的技術要求，其鉆井效率低下、井眼凈化差、井深質量差、井下復雜情況頻發等諸多問題嚴重影響著我國鉆井事業和石油開采技術的發展。因此旋轉導向鉆井技術應運而生，即采用旋轉導向鉆井系統在旋轉鉆井方式下實現井斜和方位的調整，配合隨鉆測量技術的井下控制技術，在進行井下測量信息實時反饋的同時，自動調整井下工具的造斜能力，實現復雜井眼軌跡的連續和自動控制，提高鉆井效率和開發效益。國外石油公司根據各種偏置原理研發出了多種類型的旋轉導向鉆井系統，并已經成功進行了商業化應用，取得了很高的經濟效益。國內在這方面的研究起步較晚，還未研發出能夠成功商業化應用的旋轉導向鉆井工具。國內研究機構在國外技術的基礎上也進行了旋轉導向鉆井裝置的研究，雖然在原理上都能實現定向鉆井和方位調整，但由于缺乏實驗方面的研究，很多關鍵技術仍無法突破。目前還沒有針對動態動態指向式旋轉導向鉆井工具的試驗模擬裝置，無法進行試驗研究。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型目的在于提出一種動態指向式旋轉導向鉆井工具動態加載試驗裝置，在實驗室條件下真實模擬動態指向式旋轉導向鉆井工具在加載之后的導向能力，以及動態指向式旋轉導向鉆井工具控制性能，從而驗證動態指向式旋轉導向鉆井工具的可靠性。

為達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

一種動態指向式旋轉導向鉆井工具動態加載試驗裝置，包括機架、鉆頭、負載軸、負載軸和液壓馬達；液壓馬達的輸出軸與負載軸連接，將扭矩傳遞給負載軸，負載軸端安裝有向心球軸承球，油缸通過向心球軸承球安裝在負載軸上，油缸用于給負載軸提供軸向力，油缸包括油缸空心軸和油缸體，環形的擋圈通過螺栓與油缸的油缸體連接，擋圈上沿周向均勻安裝有多個萬向滾珠，萬向滾珠一側安裝有用來抵消液壓油缸給工具施加軸向力的擋板，擋板安裝在機架上，擋板與萬向滾珠的接觸面為球面；

負載軸另一端與通過法蘭鉆頭連接，將扭矩傳遞給鉆頭；負載軸上通過推力球軸承安裝有用來測量負載軸軸向力大小的壓力傳感器。

進一步，油缸體套在油缸空心軸上，油缸空心軸和油缸體之間形成兩個油腔，一個油腔開有進油孔，另一油腔開有出油孔。

進一步，油缸空心軸和油缸體的兩個油腔之間設有O型密封圈，油缸空心軸和油缸體連接的端部設有氈圈油封，且氈圈油封內部與油缸空心軸接觸部分和氈圈油封外部與油缸體接觸部分都有O型密封圈。

進一步，輸出軸與負載軸之間設有平鍵一。

進一步，負載軸通過平鍵二與法蘭一連接，將扭矩傳遞給法蘭一，法蘭一與法蘭二通過螺栓連接，法蘭一與法蘭二中間加有平鍵三，法蘭二通過平鍵四與鉆頭連接。

進一步，油缸空心軸一端設置有透蓋，透蓋通過螺栓與負載軸連接，用來傳遞軸向力。

進一步，油缸通過向心球軸承球安裝在負載軸上。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型可用于研究動態指向式旋轉導向鉆井工具在加載后的導向能力、工具的控制性能、動態指向式旋轉導向鉆井工具的可靠性，為旋轉導向鉆井工具的研究提供理論依據。

2、本實用新型的軸向加載裝置采用液壓加載，能夠為動態指向式旋轉導向鉆井工具提供近似鉆井狀況的軸向載荷，該裝置由油缸體和油缸空心軸以及密封件組成，可實現模擬鉆壓的均勻加載、卸載。采用液壓進行軸向力加載能夠達到實際鉆井載荷，再者液壓加載能夠更為精確的控制加載力的大小。

3、本實用新型的扭矩裝置采用液壓馬達，液壓馬達可提供實際鉆井的扭矩，采用液壓馬達用來提供扭力阻尼，在柱塞不受側向力作用，缸體產生傾覆力矩較小，可提供較大的扭矩。

4、本實用新型測量裝置中的壓力傳感器在實驗過程中可實時感應和測量軸向壓力，并通過信號電纜將數據傳至數據處理裝置進行處理。

5、本實用新型的固定裝置機架上開有均布的螺栓孔，可以滿足不同長度尺寸的旋轉導向鉆井工具的試驗研究。同時機架上也可以安裝其他實驗裝置進行其他方面的實驗研究。

6、本實用新型的軸向反作用力抵消裝置，能夠抵消鉆頭在導向偏擺時液壓缸給鉆頭施加的軸向力，同時能夠抵消鉆頭在有一定的偏擺角度時液壓缸給鉆頭施加的軸向力。軸向反作用力抵消裝置上安裝有萬向滾珠，能夠減小鉆頭在各個方向偏擺的過程中產生的摩擦力。