[發(fā)明專(zhuān)利]鉆井機(jī)器人摩擦塊測(cè)試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010913962.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112014093B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建國(guó);朱梓旭;劉清友;代繼樑;董潤(rùn);嚴(yán)宇杰;王寶寶;方世紀(jì)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/00;G01N19/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及鉆井機(jī)器人摩擦塊測(cè)試系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)主要由框架、液壓A、液壓B、液壓C、拉壓傳感器A、拉壓傳感器B、拉壓傳感器C、位移傳感器A、位移傳感器B、擋板、模擬井壁、摩擦塊、平移機(jī)構(gòu)組成。方法為：S1：安裝摩擦塊，連接傳感器等；S2：測(cè)試抓靠力、拖拽力、扭矩力；S3：計(jì)算表觀摩擦系數(shù)；S4：繪制拖拽表觀摩擦系數(shù)、拖拽力、抓靠力等高線(xiàn)圖，繪制扭轉(zhuǎn)表觀摩擦系數(shù)、扭轉(zhuǎn)力、抓靠力等高線(xiàn)圖，繪制耦合表觀摩擦系數(shù)、抓靠力、拖拽力、扭矩力四維圖版。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便?？蓽y(cè)試不同摩擦塊結(jié)構(gòu)、不同井壁(鋼材、水泥石、巖石)情況下摩擦塊的表觀摩擦系數(shù)，可為鉆井機(jī)器人摩擦塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井下機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及鉆井機(jī)器人摩擦塊測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

為了提高頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣開(kāi)采的綜合經(jīng)濟(jì)效益，大位移水平井越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的青睞。因此，開(kāi)展長(zhǎng)水平段鉆井高效安全快速建井技術(shù)研究，對(duì)緩解我國(guó)能源供需矛盾、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)科學(xué)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。然而，隨著水平井水平段位移的增加，鉆柱摩阻增大，鉆柱極易“托壓”，導(dǎo)致鉆壓加載異常困難，顯著增加了建井周期，降低了油氣開(kāi)發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，阻礙了頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣的長(zhǎng)效開(kāi)發(fā)。利用井下機(jī)器人對(duì)鉆柱進(jìn)行牽引，可有效解決摩阻過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)能為鉆頭提供破巖的鉆壓，可實(shí)現(xiàn)智能閉環(huán)鉆進(jìn)。

目前，鉆井機(jī)器人依然停留在理論研究方面，尚未見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或應(yīng)用的報(bào)道。其中，鉆井機(jī)器人關(guān)鍵零部件的可靠性和可行性尚未得到有效突破。實(shí)驗(yàn)測(cè)試是提高鉆井機(jī)器人關(guān)鍵零部件的可靠性和可行性最重要、最直接的方法。在鉆井機(jī)器人試驗(yàn)裝置方面：現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置主要為鉆井機(jī)器人整機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置(CN201710705983.2、CN201710720406.0)的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)需要加工鉆井牽引機(jī)器人整體樣機(jī)，致使實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)成本居高不下，高效、低成本實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏，一定程度上制約了鉆井機(jī)器人關(guān)鍵零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性測(cè)試，致使鉆井機(jī)器人性能難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水準(zhǔn)。在鉆井機(jī)器人結(jié)構(gòu)中，摩擦塊的結(jié)構(gòu)直接決定鉆井機(jī)器人的拖拽力，拖拽力的大小是評(píng)價(jià)鉆井機(jī)器人最重要的指標(biāo)之一?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法為摩擦塊的機(jī)構(gòu)優(yōu)化和抓靠可靠性提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，這是導(dǎo)致目前鉆井機(jī)器人拖拽力不大，摩擦塊無(wú)法有效抓靠井壁的重要原因。因此，有必要發(fā)明可開(kāi)展鉆井機(jī)器人摩擦塊實(shí)驗(yàn)的裝置，簡(jiǎn)化鉆井機(jī)器人摩擦塊實(shí)驗(yàn)流程，為支摩擦塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考，進(jìn)而促進(jìn)鉆井機(jī)器人應(yīng)用，推動(dòng)頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣開(kāi)采。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供鉆井牽引機(jī)器人摩擦塊測(cè)試裝置。

鉆井機(jī)器人摩擦塊測(cè)試系統(tǒng)，它包括框架(1)、液壓A(13)、液壓B(3)、液壓C(2)、拉壓傳感器A(12)、拉壓傳感器B(7)、拉壓傳感器C(8)、位移傳感器A(4)、位移傳感器B(5)、擋板(9)、模擬井壁(10)、摩擦塊(11)、平移機(jī)構(gòu)(6)組成，所述：液壓A(13)、液壓B(3)、液壓C(2)均用螺栓固定在框架(1)上；所述：拉壓傳感器A(12)、拉壓傳感器B(7)、拉壓傳感器C(8)通過(guò)固體膠連接在平移機(jī)構(gòu)(6)上，平移機(jī)構(gòu)(6)分別連接在液壓A(13)、液壓B(3)、液壓C(2)上；所述：位移傳感器A(4)、位移傳感器B(5)分別安裝在液壓B(3)、液壓C(2)的活塞上。

所述：平移機(jī)構(gòu)由滾軸(601)、本體(602)、滾珠(603)、滾軸壓板(604)、承壓板(605)、螺栓(606)組成，滾軸壓板(604)與本體(602)由螺栓連接。

所述：框架(1)由5塊矩形鋼板焊接而成，框架(1)右下角焊接固定模擬井壁(10)的安裝槽(101)，安裝槽(101)上設(shè)置2個(gè)矩形槽(102)。

所述：拉壓傳感器A(12)、拉壓傳感器B(7)、拉壓傳感器C(8)均為S型拉壓傳感器。

所述：模擬井壁(10)為金屬、巖石或水泥石矩形塊。