CN215169738U - 旋转导向测距钻柱振动测试实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及旋转导向测距钻柱振动测试实验技术领域，提供一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，包括钻进模拟系统、数据采集处理系统和实验平台系统；所述钻进模拟系统包括：测试钻头、钻柱和钻进电机，所述测试钻头通过螺纹与钻柱连接，钻柱与钻进电机的输出轴连接。所述数据采集处理系统包括：加速度传感器模块和数据处理模块，所述加速度传感器模块设置在测试钻头上，所述加速度传感器模块和数据处理模块无线连接；所述实验平台系统包括：冷却润滑模块和实验台，所述冷却润滑模块包括循环水泵和循环管路。本实用新型能够进行旋转导向井下闭环测距钻进的模拟实验，实现钻柱振动信号实时采集和存储。
Description
技术领域
本实用新型涉及旋转导向测距钻柱振动测试实验技术领域，尤其涉及一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置。
背景技术
旋转导向钻井系统(Rotary Steering Drilling System)属于国际尖端自动化钻井技术，是超深井、高难定向井、大位移井及水平井等高难度井钻进有效解决方法。旋转导向钻井技术是迈向自动化、智能化钻井的重要标志，是一种适合恶劣工作环境的高尖端技术。以井下闭环旋转导向钻井系统为核心的三维井眼轨迹控制钻井技术，代表了当今石油钻井工程的领先水平。国外在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，减少了事故，也降低了钻井成本。旋转导向闭环钻井技术是今后井眼轨迹控制技术的发展方向。钻柱的连续旋转减少了摩阻，可以有更长的水平位移，具有更大的延伸能力；清洁井眼，减小卡钻的风险；无需起下钻调整工具面，提高了钻井效率；及时调整作业提高了控制的精度；导向时可使用最优钻压值，提高了机械钻速，发挥钻头最佳效能。
旋转导向钻井系统是相对滑动导向钻井技术而言的，它是指钻柱在全旋转的条件下对钻头轨迹进行控制，进而实现对井斜和方位的调整。该系统与随钻测量技术(MeasureWhile Drilling)和井下控制技术相配合，通过井下、地面两个闭环环路及双向通讯技术，对井下测量信息进行实时反馈，进而在井下自动的调节工具的导向能力，实现导向钻井的闭环。与滑动导向方式相比，该方式调整井斜和方位更加灵活，轨迹控制精度也非常高。另外由于旋转摩擦阻力小于滑动摩擦阻力，因此钻井速度与钻井安全性也得到了提高，由此也提高了钻井效率和开发效益。
然而，井下调试不仅耗费大量资金、测试周期较长，因此进行系统的实验测和试来提供数据十分必要。遗憾的是，目前尚缺少合适的关于旋转导向测距钻柱振动测试的实验装置，因此急需一种有助于井下开发工作的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置。
实用新型内容
本实用新型主要解决现有技术的旋转导向测距装置无法模拟和测试的技术问题，提出一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，以达到提高实际旋转导向测距的精确性和可靠性的目的。
本实用新型提供了一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，包括钻进模拟系统、数据采集处理系统和实验平台系统。
所述钻进模拟系统包括：测试钻头1、钻柱2和钻进电机3，所述测试钻头1通过螺纹与钻柱2连接，钻柱2与钻进电机3的输出轴连接。
所述数据采集处理系统包括：加速度传感器模块4和数据处理模块5，所述加速度传感器模块4设置在测试钻头1上，所述加速度传感器模块4和数据处理模块5无线连接。
所述实验平台系统包括：冷却润滑模块和实验台6，所述冷却润滑模块包括循环水泵7和循环管路8；所述循环水泵7通过循环管路8将冷却水施加到测试钻头1底部。
所述钻进模拟系统设置在实验台6上方。
进一步的，所述加速度传感器模块4中设置第一无线传输模块；所述数据处理模块5中设置第二无线传输模块。
进一步的，所述实验台6的顶部设置有钻进模拟系统的安装部；所述实验台6内部设有废水回收槽11。
进一步的，所述钻进电机3外侧设置至少一根导向滑道9；所述导向滑道9与钻进电机3之间滑动连接。所述导向滑道9的底部固定在实验台上。
进一步的，所述钻进电机3顶部设置钻压块10。
本实用新型提供的一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，通过旋转导向的测试，实现数据的实时采集和处理，提高测距的精度，从而提高实际钻探工作的精确性和可靠性。与现有技术相比，具有以下优点：
1、本实用新型可实现旋转导向井下闭环测距钻进模拟实验，同时可实现钻柱振动信号实时采集和存储，并可实现存储数据与电脑连接，实现数据的导出。
2、本实用新型通过钻进模拟系统、数据采集处理系统、实验平台系统实现旋转导向测距钻柱振动实验模拟及数据采集。通过模拟钻进振动和信号采集处理，为后续井下测距分析及算法优化提供基础数据支撑。尤其是该装置采集的振动数据为后期实现测距算法及相关振动分析提供支撑。
3、加速度传感器模块4和数据处理模块5之间能无线连接，能实时对钻头进行无线监测。
4、循环水泵7通过循环管路8将冷却水施加到测试钻头1底部，对钻头起到润滑和降温的作用。
5、所述实验台6的顶部设置有钻进模拟系统的安装部，方便安装，实验台6内部设有废水回收槽用于回收废水。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置的结构示意图。
附图标记：1、钻头；2、钻柱；3、钻进电机；4、加速度传感器模块；5、数据处理模块；6、实验台；7、循环水泵；8、循环管路；9、导向滑道；10、钻压块；11、废水回收槽。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
如图1所示，提供了一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，包括钻进模拟系统、数据采集处理系统和实验平台系统。
所述钻进模拟系统包括：测试钻头1、钻柱2和钻进电机3，所述测试钻头1通过螺纹与钻柱2连接，钻柱2与钻进电机3的输出轴连接。
所述数据采集处理系统包括：加速度传感器模块4和数据处理模块5，所述加速度传感器模块4设置在测试钻头1上，所述加速度传感器模块4和数据处理模块5无线连接。
所述实验平台系统包括：冷却润滑模块和实验台6，所述冷却润滑模块包括循环水泵7和循环管路8；所述循环水泵7通过循环管路8将冷却水施加到测试钻头1底部。所述钻进模拟系统设置在实验台6上方。
具体的，加速度传感器模块4可以设置在测试钻头1的上方，随着测试钻头1的转动而转动，从而感测加速度。数据处理模块5可以是具有计算功能的处理器，例如个人计算机。冷却润滑模块用于对测试钻头1浇水，起到降温和润滑的作用，多余的废水流入到位于下方的实验台6中。实验台6的顶部位于测试钻头1下方安装有开口，以便接水。
进一步的，所述加速度传感器模块4中设置第一无线传输模块；所述数据处理模块5中设置第二无线传输模块。具体的，第一无线传输模块和第二无线传输模块可以是例如蓝牙模块的芯片但不限于此，用于将加速度传感器模块4采集到的信息无线传输给数据处理模块5。
进一步的，所述实验台6的顶部设置有钻进模拟系统的安装部；所述实验台6内部设有废水回收槽11。安装部用于固定钻进模拟系统。废水回收槽11用于将循环水泵7输出的冷却完毕的废水进行回收。
进一步的，所述钻进电机3外侧设置至少一根导向滑道9；所述导向滑道9与钻进电机3之间滑动连接。所述导向滑道9的底部固定在实验台上。具体的,导向滑道9的数量可以是2个或多个，导向滑道起连接限制作用，例如，导向滑道9与钻进电机3可以是滑动连接，非固定连接，钻进电机3可沿着滑道9上下滑动。
进一步的，所述钻进电机3顶部设置钻压块10，由于钻压块10的重力作用，对钻进电机3起到向下的助力作用。导向滑道9作用是让钻进电机3沿着导向滑道向下滑动，向下滑动的压力靠钻压块10提供。
作为实施例，将测试钻头1通过螺纹与钻柱2连接，钻柱2通过结构件与钻进电机3的轴承连接，钻进电机3通过螺栓与导向滑道9滑动连接，钻压块10施加在钻机顶部。钻进电机3采用220V交流电工作，钻进模拟系统通过螺栓与实验平台系统连接。加速度传感器模块4通过螺栓与测试钻头1顶部连接，加速度传感器模块4所测得数据通过第一和第二无线传输模块上传到数据处理模块5，加速度传感器模块4由模块内电池供电，数据处理模块可由5V电源供电，但不限于此。第一和第二无线传输模块分别位于加速度模块和数据处理模块中，供电分别由各自模块供电单元提供。冷却润滑模块通过水泵的电机将冷却水通过循环管路施加到测试钻头底部，在钻头钻进中，冷却废水通过实验平台架上的回收装置对废水进行回收，冷却循环系统电机使用220V交流电工作。
系统工作时，首先检查各系统螺栓连接是否可靠，同时检查加速度传感器模块4内部电池电量是否充足，在保证电量充足条件下，为钻进模拟系统、数据采集处理系统和冷却润滑模块上电。启动数据处理模块5，检查数据采集处理系统无线连接是否通畅，在保证连接通畅的情况下，启动冷却润滑模块，观察冷却润滑模块是否正常运行。为钻进模拟系施加钻压块10，启动钻进模拟系统检查系统是否运行正常。在上述各项检查均正常的条件下开始钻进模拟并启动数据处理模块5数据记录功能，进行钻进模拟及振动数据的记录。
本实用新型能进行旋转导向井下闭环测距钻柱振动测试实验，装置通过钻进模拟系统、数据采集处理系统、实验平台系统实现旋转导向测距钻柱振动实验模拟及数据采集，通过该装置采集的振动数据为后期实现测距算法及相关振动分析提供支撑。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，其特征在于，包括钻进模拟系统、数据采集处理系统和实验平台系统；
所述钻进模拟系统包括：测试钻头(1)、钻柱(2)和钻进电机(3)，所述测试钻头(1)通过螺纹与钻柱(2)连接，钻柱(2)与钻进电机(3)的输出轴连接；
所述数据采集处理系统包括：加速度传感器模块(4)和数据处理模块(5)，所述加速度传感器模块(4)设置在测试钻头(1)上，所述加速度传感器模块(4)和数据处理模块(5)无线连接；
所述实验平台系统包括：冷却润滑模块和实验台(6)，所述冷却润滑模块包括循环水泵(7)和循环管路(8)；所述循环水泵(7)通过循环管路(8)将冷却水施加到测试钻头(1)底部；
所述钻进模拟系统设置在实验台(6)上方。
2.根据权利要求1所述的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，其特征在于，所述加速度传感器模块(4)中设置第一无线传输模块；
所述数据处理模块(5)中设置第二无线传输模块。
3.根据权利要求1所述的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，其特征在于，所述实验台(6)的顶部设置有钻进模拟系统的安装部；
所述实验台(6)内部设有废水回收槽(11)。
4.根据权利要求1或3所述的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，其特征在于，所述钻进电机(3)外侧设置至少一根导向滑道(9)，所述导向滑道(9)与钻进电机(3)之间滑动连接；
所述导向滑道(9)的底部固定在实验台上。
5.根据权利要求4所述的旋转导向测距钻柱振动测试实验装置，其特征在于，所述钻进电机(3)顶部设置钻压块(10)。
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