CN201321853Y - 一种稳定平台测试装置 - Google Patents

Abstract

一种稳定平台测试装置，包括测量台架单元和旋转基座单元。所述的测量台架单元(27)是桁架结构或框架结构；旋转基座单元(32)包括液压摆缸(31)或电动系统，并通过摆动主轴(28)与测量台架单元(27)相联结，通过旋转主轴(34)与地基连接。旋转基座单元可以实现平台在空间竖直平面内的自由摆动和绕底座中心轴线的自由转动，从而模拟井斜和方位参数的变化；并验证稳定平台是否稳定准确地工作。

Description

一种稳定平台测试装置

技术领域

本发明涉及一种在石油钻井工程中用于检测旋转导向钻井系统稳定平台的试验测量装置。

背景技术

钻井方式需求的变化促使钻井工具也在不断地改进。随着定向井、水平井钻井技术的生产应用日益增多，各种相应的井下导向工具相继出现。早期使用的是转盘钻进造斜工具，如槽式变向器、套筒性方位控制器及各种特殊结构钻头等，目前应用最为广泛的是井下动力钻具。利用现有的动力导向技术不利于钻头的选择，“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加大，不能实现井眼大位移延伸，以及对井眼轨迹的精确控制。对于大斜度井和大位移井，常规动力钻具已很难甚至不可能满足需要，因而出现了连续旋转导向的井下工具。要完成复杂井眼轨迹，尤其是真正实现井下闭环控制，传统钻井工具已不能满足要求，必须研制更加灵活的全方位可调的旋转导向井下工具，其核心是能在旋转状态下按控制指令动作改变作用在钻头的合力或改变钻具偏心程度的稳定平台装置。稳定平台装置实际上是一个测控单元，含有磁通门、重力加速度计、速率陀螺、微处理器以及相关的各种电路。它可以检测接收各种信号，通过一定的算法计算得出正确的数据结果，并发出指令操纵执行结构完成各种动作。

目前国内大的石油公司及院所都对旋转导向钻井系统投入大量的人力和资金，为了保证系统研制的成功性，减少不必要的损失，有必要通过模拟井下仪器的运动状态，来验证旋转导向钻井系统稳定平台的各项参数是否满足性能指标。而研制稳定平台测试试验台架就是为了模拟旋转导向钻井系统稳定平台的井下工作状况而设计的地面专用测试系统。当试验台架水平或竖直放置时，电动机带动稳定平台模拟钻铤和模拟涡轮以指定转速旋转，测试系统可以将稳定平台的转角、转速，输出轴的转角、转速、输出扭矩以及试验台架的倾角等参数经过测量，处理并存贮。然后根据所得到的参数对其性能进行分析，以便于验证稳定平台中算法是否正确，各个传感器是否灵敏正确以及电路是否工作正常，从而及时发现并改正稳定平台中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检验旋转导向钻井系统稳定平台的测试装置，能够完整合理地模拟稳定平台在井下工作的环境条件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种稳定平台的测试装置，包括测量台架单元和旋转基座单元。其特征在于：所述的测量台架单元是桁架结构或框架结构；旋转基座单元包括液压摆缸或电动系统，并通过回转主轴与测量台架单元相联结。测量台架单元是桁架结构或框架结构；旋转基座单元包括液压摆缸或电动系统，并通过摆动主轴与测量台架单元相联结，通过旋转主轴与地基连接。测量台架单元包括交流伺服电机、负载和测量系统，固定联结在测量台架单元上。交流伺服电机通过皮带轮传动或通过变速装置与放置在平台上的稳定平台相联结。稳定平台测试装置的负载为一个或两个扭矩发生装置。稳定平台测试装置的测量系统包括编码器和扭矩传感器，分别安装在稳定平台的输出过渡轴和测量台架单元上。稳定平台测试装置的旋转基座单元包括绕摆动主轴旋转的液压摆缸或电动起竖系统和绕旋转主轴旋转的液压或电动转动系统。

本发明所述的稳定平台测试装置具有的有益效果是，测量台架单元采用无磁或弱磁材料制造，可以有效地减少对稳定平台的干扰，从而保证测试结果的准确性；测量台架提供给稳定平台所需的发电机转速，钻铤转速以及负载扭矩，可以模拟井下的工况条件；测量系统可以得到稳定平台的转角、转速，输出轴的转角、转速、输出扭矩以及试验台架的倾角等参数，从而验证稳定平台的性能参数。旋转基座单元可以实现平台在空间竖直平面内的自由摆动和绕底座中心轴线的自由转动，从而模拟井斜和方位参数的变化，并验证稳定平台是否稳定准确地工作。

附图说明

图1是稳定平台测试装置的示意图

图2是稳定平台测试装置测量台架单元的结构图

1.负载 2负载座 3.联轴器 4.扭矩传感器 5.扭矩传感器座 6.旋转编码器 7.过渡轴 8.旋转编码器 9.轴承座 10.调心滚子轴承 11.抱紧轴 12.输出轴 13.抱紧轴 14.输入轴 15.皮带轮 16.过渡轴 17.电机座 18.交流伺服电机 19.过渡板20.电机座 21.皮带轮 22.主轴 23.轴承 24.联轴器 25.交流伺服电机 26.过渡板27.测量台架单元 28.摆动主轴 29.抱紧块 30.抱紧螺栓 31.液压摆缸 32.旋转基座单元 33.稳定平台 34.旋转主轴

具体实施方式

本发明的稳定平台测试装置由两部分组成：测量台架单元27和旋转基座单元32组成。测量台架单元27可以模拟稳定平台33在井下工作时的工作状态，模拟在井下泥浆驱动下，稳定平台33输出轴在承受一定负载情况下能否受控准确，工作稳定。旋转基座单元32能够使得稳定平台33具有给定的空间状态，从而模拟稳定平台33在井下具有的方位和井斜。

如图1所示，稳定平台测试装置由测量台架单元27和旋转基座单元32组成。测量台架单元27上安装有稳定平台33。旋转基座单元32上安装的液压摆缸31或电动系统通过摆动主轴28与测量台架单元27固连，通过旋转主轴34与地基固连。通过控制摆动主轴28和旋转主轴36，改变稳定平台33的空间姿态到设定位置。

如图2所示，测量台架单元27通过抱紧螺栓30压紧抱紧块29与摆动主轴28固连。稳定平台33通过抱紧轴11、抱紧轴13与两端的调心滚子轴承10和轴承座9联接到测量台架单元27上。稳定平台33的输入轴14通过过渡轴16与交流伺服电机18联接。稳定平台33的输出轴12连接过渡轴7一端、过渡轴7轴另一端串连旋转编码器6和扭矩传感器4，并通过联轴器3与负载1联接。交流伺服电机18通过电机座17与过渡板19与测量台架单元27固连。扭矩传感器4通过扭矩传感器座5、过渡板26与测量台架单元27固连；负载1通过负载座2、过渡板26与测量台架单元27固连。

抱紧轴11与固定在测量台架单元27上的旋转编码器8固连。抱紧轴13与皮带轮15固连。交流伺服电机25通过电机座20固定在测量台架单元27上，其主轴22输出端安装联轴器24、与主轴23和皮带轮21联接；另外，主轴22与电机座20之间安装有轴承23。

本发明的工作过程是：稳定平台安装到位后，通过与皮带轮联接的交流伺服电机模拟钻铤转动，带动稳定平台自转，通过与输入轴联接的交流伺服电机模拟涡轮转动，为稳定平台提供动力；同时负载通过改变输出扭矩，施加到稳定平台输出轴上，模拟稳定平台负载。旋转基座单元通过液压摆缸或电动系统，改变测量台架单元的空间位置，模拟井斜和方位的变化。

Claims (6)

1、一种稳定平台测试装置，包括测量台架单元(27)和旋转基座单元(32)，其特征在于：所述的测量台架单元(27)是桁架结构或框架结构；旋转基座单元(32)包括液压摆缸(31)或电动系统，并通过摆动主轴(28)与测量台架单元(27)相联结，通过旋转主轴(34)与地基连接。

2、如权利要求1所述的稳定平台测试装置，其特征在于：所述的测量台架单元(27)包括交流伺服电机(18)(25)、负载(1)和测量系统，固定联结在测量台架单元(27)上。

3、如权利要求2所述的稳定平台测试装置，其特征在于：所述的交流伺服电机(25)通过皮带轮(21)(15)与放置在平台上的稳定平台(33)相联接。

4、如权利要求2所述的稳定平台测试装置，其特征在于：所述的负载(1)为一个或两个扭矩发生装置。

5、如权利要求2所述的稳定平台测试装置，其特征在于：所述的测量系统包括编码器(6)(8)和扭矩传感器(4)，分别安装在稳定平台(33)的输出过渡轴(7)和测量台架单元(27)上。

6、如权利要求1所述的稳定平台测试装置，其特征在于：所述的旋转基座单元(32)包括绕摆动主轴(28)旋转的液压摆缸(31)或电动起竖系统和绕旋转主轴(34)旋转的液压或电动转动系统。

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