[實(shí)用新型]一種模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020991115.2
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN212774109U
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹文波;唐洪林;周廣遠(yuǎn);王建業(yè);范寅聰;李玉紅;王營;李天俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B47/00;G09B25/04
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

本實(shí)用新型公開了一種模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由驅(qū)動電機(jī)、剎車裝置和減速裝置、負(fù)載電機(jī)、編碼器和扭矩傳感器組成；其中，驅(qū)動電機(jī)的輸出軸依次通過剎車裝置、扭矩傳感器和減速裝置的輸入軸連接，同時負(fù)載電機(jī)的傳動軸和減速裝置的輸出軸連接；所述編碼器安裝于減速裝置輸入軸的另一端。該模擬實(shí)驗(yàn)裝置采用驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)雙電機(jī)對扭的思路，來模擬鉆井現(xiàn)場石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及井下負(fù)載，方法簡單可行，可靠性高。同時在模擬實(shí)驗(yàn)裝置中加入了減速和剎車機(jī)構(gòu)，模擬電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時通過手動剎車裝置，可以模擬人工干預(yù)緊急剎車等功能，防止鉆井風(fēng)險及事故的產(chǎn)生，有利于作業(yè)安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井鉆機(jī)領(lǐng)域的一種鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)盤是石油鉆機(jī)的重要部件，俗稱鉆機(jī)八大件之一。鉆井過程中，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆柱、井底鉆具及鉆頭等旋轉(zhuǎn)破巖，以實(shí)現(xiàn)油氣井建井，是鉆機(jī)的重要動力源。隨著鉆機(jī)裝備的技術(shù)進(jìn)步，鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤普遍由機(jī)械驅(qū)動發(fā)展為電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動，電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動轉(zhuǎn)盤具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)勢。

近年來，隨著鉆井向自動化、智能化的方向發(fā)展，鉆井裝備也必須順應(yīng)自動化的發(fā)展潮流。而頂驅(qū)、電動轉(zhuǎn)盤作為石油鉆井的重要組成部分，在自動化控制方面大有可為，比如國內(nèi)外相繼開展了基于頂驅(qū)的鉆柱雙向扭轉(zhuǎn)自動控制以及軟扭矩控制技術(shù)攻關(guān)，這些自動化技術(shù)的應(yīng)用大大提高了鉆機(jī)效率，降低了鉆井成本。在電動轉(zhuǎn)盤上，目前還沒有開展相關(guān)的自動控制研究，然而現(xiàn)役40型及以下配備電動轉(zhuǎn)盤的鉆機(jī)仍占有相當(dāng)大的比例，因此，開展基于電動轉(zhuǎn)盤的自動化技術(shù)同樣具有重要意義。為更好地開展此類研究，有必要參考電動轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)，建立一種能夠模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置，在該實(shí)驗(yàn)裝置上，開展各種控制技術(shù)的前期實(shí)驗(yàn)，為新技術(shù)更好更快地服務(wù)于鉆井現(xiàn)場提供技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置，在此實(shí)驗(yàn)裝置上，便于開展基于電動轉(zhuǎn)盤的自動化控制技術(shù)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到提高研發(fā)效率，縮短研發(fā)周期的目的。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由驅(qū)動電機(jī)、剎車裝置和減速裝置、負(fù)載電機(jī)、編碼器和扭矩傳感器組成；其中，驅(qū)動電機(jī)的輸出軸依次通過剎車裝置、扭矩傳感器和減速裝置的輸入軸連接，同時負(fù)載電機(jī)的傳動軸和減速裝置的輸出軸連接；所述編碼器安裝于減速裝置輸入軸的另一端。

上述方案進(jìn)一步包括：

驅(qū)動電機(jī)的輸出軸和剎車裝置、剎車裝置和扭矩傳感器、扭矩傳感器和減速裝置的輸入軸之間分別通過聯(lián)軸器連接。

負(fù)載電機(jī)的傳動軸和減速裝置的輸出軸之間通過聯(lián)軸器連接。

所述驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)同為交流變頻調(diào)速電機(jī)或直流調(diào)速電機(jī)。

所述編碼器為增量式光電編碼器。

所述減速裝置為齒輪減速裝置或鏈條減速裝置。

本實(shí)用新型的模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用雙電機(jī)對扭的思路，來模擬電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及井下負(fù)載，方法簡單可行，一臺驅(qū)動電機(jī)模擬電動轉(zhuǎn)盤的主電機(jī)，一臺負(fù)載電機(jī)模擬鉆柱在鉆進(jìn)過程中由于自重及旋轉(zhuǎn)破巖產(chǎn)生的扭矩阻力。

（2）模擬實(shí)驗(yàn)裝置中，加入了減速裝置、剎車裝置等，盡量模擬現(xiàn)場轉(zhuǎn)盤驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時通過手動剎車裝置，可以模擬人工干預(yù)緊急剎車等功能，防止鉆井風(fēng)險及事故的產(chǎn)生。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型模擬石油鉆機(jī)電動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動及負(fù)載的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。