CN208567969U - 用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，包括辅助支撑结构、悬挂旋转承重结构、驱动机构、稳定平台机构、模拟井斜角读取结构、模拟井斜角调整结构六部分；悬挂旋转承重结构与辅助支撑结构顶部连接，模拟井斜角读取结构设置在辅助支撑结构内框中，模拟井斜角调整结构设置在辅助支撑结构下部，驱动机构、稳定平台机构向上与悬挂旋转承重结构钩挂连接，驱动机构、稳定平台机构向下与模拟井斜角调整结构连接。本实用新型的装置，可在相对“真实”的模拟转盘钻井及模拟井斜角等工况下进行稳定平台机构功能的调试。
Description
技术领域
本实用新型属于机械设备技术领域，涉及一种用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置。
背景技术
当前技术条件下，在对自动垂直钻井工具稳定平台试验前，将稳定平台固定在简易装置上，人为扭动平台工具面角度，进而检测稳定平台的工具面角的测试误差、显示模块显示的正常性、上涡轮发电机的发电量及下涡轮发电机的出力等情况。这种测试试验方法人员劳动强度大，存在工具面角测试误差大、显示模块显示不正常、上涡轮发电机的发电量不达标、下涡轮发电机的出力测试不准确及测试效率低下等缺点，直接影响到稳定平台整体性能的准确定性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，解决了现有技术中采用将稳定平台固定在简易试验装置上，人为扭动平台工具面角，工具面角测试误差大、显示模块显示不正常、上涡轮发电机的发电量不达标、下涡轮发电机的出力测试不准确及测试效率低下，影响稳定平台性能准确定性的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，包括辅助支撑结构、悬挂旋转承重结构、驱动机构、稳定平台机构、模拟井斜角读取结构、模拟井斜角调整结构六部分，
悬挂旋转承重结构与辅助支撑结构顶部连接，模拟井斜角读取结构设置在辅助支撑结构内框中，模拟井斜角调整结构设置在辅助支撑结构下部，驱动机构、稳定平台机构向上与悬挂旋转承重结构钩挂连接，驱动机构、稳定平台机构向下与模拟井斜角调整结构连接，
其中，悬挂旋转承重结构是，包括一对轴承座，该对轴承座对称固定在主支架总成顶部两边，每个轴承座的内部装有一个深沟球轴承，两个深沟球轴承均套装在一个转轴上，每个转轴另一端焊接在悬挂旋转承重支架上。
本实用新型的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征还在于：
所述的辅助支撑结构是，包括主支架总成，主支架总成底端通过螺栓一固定在地面，主支架总成上端与扶梯上端采用六角头螺栓固定连接，扶梯下端通过地脚螺栓固定在地面。
所述的驱动机构的结构是，包括竖直设置的驱动悬挂主板，驱动悬挂主板通过悬挂构件勾挂在悬挂旋转承重支架上，驱动悬挂主板中部分别通过一组螺栓五固定有一个调整板，每个调整板外表面通过内六角螺栓固定有一个驱动电机，每个驱动电机的电机轴上安装有一个主动齿轮。
所述的模拟井斜角读取结构是，包括角度刻度盘和角度测量指针，角度刻度盘通过盘头螺钉固定在主支架总成上部，角度测量指针通过沉头螺钉固定在驱动悬挂主板上。
所述的模拟井斜角调整结构是，包括角度调整支座，角度调整支座通过螺栓四固定在主支架总成下部外表面，角度调整支座的过孔中穿有丝杠，丝杠一端安装有调节螺母，丝杠另一端通过连接轴与下部支撑铰接，下部支撑一侧通过螺栓三向上与驱动机构连接，下部支撑另一侧通过另一螺栓三向上与稳定平台机构连接。
所述的稳定平台机构的结构是，包括稳定平台悬挂板，稳定平台悬挂板通过悬挂支架勾挂在悬挂旋转承重支架上，稳定平台悬挂板同侧分别通过固定螺钉固定安装有上支承座和下支承座；上支承座通过螺栓六固定有上涡轮发电机，上涡轮发电机上端扣接有从动齿轮；下支承座通过另一组螺栓六固定有下涡轮发电机，下涡轮发电机上端扣接有另一个从动齿轮，上涡轮发电机与下涡轮发电机之间扣接有测控存电子仓。
本实用新型的有益效果是，主要由辅助支撑结构、悬挂旋转承重结构、驱动机构、稳定平台机构、模拟井斜角读取结构、模拟井斜角调整结构组成。主要完成稳定平台工具面角的测试误差、显示模块显示、上涡轮发电机的发电量、下涡轮发电机的出力测试试验工作。结构简单，操作方便，安全可靠，准确性好，通过采用辅助支撑结构便于人员上下，利于试验操作和观察试验效果；采用悬挂旋转承重结构为驱动机构和稳定平台机构提供悬挂支撑并能使该两结构摆动一定的角度；采用驱动机构为稳定平台机构提供动力，使稳定平台上下涡轮电机旋转；采用稳定平台机构能使在涡轮电机旋转的情况下进行工具面角、显示模块、上涡轮发电机发电量及下涡轮发电机的出力等测试；采用模拟井斜角读取结构能够实时读取模拟的井斜角角度；采用角度调整结构能将驱动机构和稳定平台机构调整到一定角度，模拟实际钻井的井斜角，使得稳定平台的测试更加接近钻井工况。另外，该装置能够进行上涡轮发电机及下涡轮发电机的性能测定，具有一台试验装置进行两套涡轮电机测试检测的功能，兼容性较好。
附图说明
图1a是本实用新型装置的整体结构示意图；
图1b是图1a去掉扶梯1的左视图；
图2是图1a中去掉扶梯1的A向视图；
图3是图2中的B处局部放大结构示意图；
图4a是图1中驱动机构11的结构示意图；
图4b是图1中驱动机构11的俯视图；
图5是本实用新型中的稳定平台机构12的结构示意图。
图中，1.扶梯，2.地脚螺栓，3.六角头螺栓，4.主支架总成，5.螺栓一， 6.悬挂旋转承重支架，7.轴承座，8.螺栓二，9.转轴，10.深沟球轴承，11.驱动机构，12.稳定平台机构，13.角度刻度盘，14.盘头螺钉，15.下部支撑，16. 螺栓三，17.角度调整支座，18.螺栓四，19.连接轴，20.丝杠，21.调节螺母， 22.悬挂构件，23.驱动悬挂主板，24.调节板，25.螺栓五，26.驱动电机，27. 内六角螺栓，28.主动齿轮，29.角度测量指针，30.沉头螺钉，31.悬挂支架， 32.稳定平台悬挂板，33.上支承座，34.螺栓六，35.固定螺钉，36.从动齿轮， 37.上涡轮发电机，38.测控存电子仓，39.下涡轮发电机，40.下支承座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1a、图1b，本实用新型的结构是，包括辅助支撑结构、悬挂旋转承重结构、驱动机构11、稳定平台机构12、模拟井斜角读取结构、模拟井斜角调整结构六部分，
其中的辅助支撑结构是，包括主支架总成4，主支架总成4底端通过螺栓一5固定在地面，主支架总成4上端与扶梯1上端采用六角头螺栓3固定连接，扶梯1下端通过地脚螺栓2固定在地面。
悬挂旋转承重结构与辅助支撑结构顶部连接，模拟井斜角读取结构设置在辅助支撑结构内框中，模拟井斜角调整结构设置在辅助支撑结构下部，驱动机构11、稳定平台机构12向上与悬挂旋转承重结构钩挂连接，驱动机构 11、稳定平台机构12向下与模拟井斜角调整结构连接。
参照图2、图3，悬挂旋转承重结构是，包括一对轴承座7，该对轴承座 7各自通过一个螺栓二8对称固定在主支架总成4顶部两边，每个轴承座7 的内部装有一个深沟球轴承10，两个深沟球轴承10均套装在一个转轴9上，每个转轴9另一端焊接在悬挂旋转承重支架6上，悬挂旋转承重支架6固定在主支架总成4顶部；轴承座7、转轴9、深沟球轴承10数量均为2个，各自对称安装；
参照图4a、图4b，驱动机构11的结构是，包括竖直设置的驱动悬挂主板23，驱动悬挂主板23通过悬挂构件22勾挂在悬挂旋转承重支架6上，驱动悬挂主板23中部分别通过一组螺栓五25固定有一个调整板24，每个调整板24外表面通过内六角螺栓27固定有一个驱动电机26，驱动电机26为三相电驱动，每个驱动电机26的电机轴上安装有一个主动齿轮28；
参照图5，稳定平台机构12的结构是，包括稳定平台悬挂板32，稳定平台悬挂板32通过悬挂支架31勾挂在悬挂旋转承重支架6上，稳定平台悬挂板32同侧分别通过固定螺钉35固定安装有上支承座33和下支承座40；上支承座33通过螺栓六34固定有上涡轮发电机37，上涡轮发电机37上端扣接有从动齿轮36；下支承座40通过另一组螺栓六34固定有下涡轮发电机 39，下涡轮发电机39上端扣接有另一个从动齿轮36，上涡轮发电机37与下涡轮发电机39之间扣接有测控存电子仓38；
参照图1a、图1b和图4a、图4b，模拟井斜角读取结构是，包括角度刻度盘13和角度测量指针29，角度刻度盘13通过盘头螺钉14固定在主支架总成4上部，角度测量指针29通过沉头螺钉30固定在驱动悬挂主板23 上；
参照图1a、图1b、图2，模拟井斜角调整结构是，包括角度调整支座 17，角度调整支座17通过螺栓四18固定在主支架总成4下部外表面，角度调整支座17的过孔中穿有丝杠20，丝杠20一端安装有调节螺母21，丝杠 20另一端通过连接轴19与下部支撑15铰接，下部支撑15一侧通过螺栓三 16向上与驱动机构11连接，下部支撑15另一侧通过另一螺栓三16向上与稳定平台机构12连接。
本实用新型装置的工作原理是，
以扶梯1、地脚螺栓2、六角头螺栓3、主支架总成4、螺栓一5组成的辅助支撑结构，方便人员上下操作并为其它结构提供支撑。悬挂旋转承重支架6、轴承座7、螺栓二8、转轴9、深沟球轴承10组成的悬挂旋转承重结构，为驱动、稳定结构提供支撑，使得驱动、稳定结构模拟井斜角时进行旋转；悬挂构件22、驱动悬挂主板23、两个驱动电机26、两个主动齿轮28组成的驱动机构11，为上、下涡轮电机的旋转提供动力。稳定平台悬挂板 32、支承座33、两个从动齿轮36、上涡轮发电机37、测控存电子仓38、下涡轮发电机39、下支承座40组成的稳定平台机构12，主要是在涡轮电机旋转的情况下进行稳定平台工具面角、显示模块、上涡轮发电机发电量及下涡轮发电机的出力等测试，上涡轮发电机37的发电为测控存电子仓电子元器件供电，下涡轮发电机39的发电作为扭矩发生器控制稳定平台的稳定或旋转。角度刻度盘13、盘头螺钉14、角度测量指针29、沉头螺钉30组成的模拟井斜角读取结构，方便测量和读取模拟井斜角数值。下部支撑15、角度调整支座17、连接轴19、丝杠20、调节螺母21组成的模拟井斜角调整结构，便于在模拟一定的井斜角下对稳定平台性能进行测试试验。
稳定平台机构12的测试过程简述如下：
先将稳定平台机构12安装到试验装置上，从稳定平台机构顶部用数字式扭矩测试仪测量其扭矩，该扭矩应当控制在6N·m以内；
当稳定平台机构12扭矩测量达到要求后，安装驱动机构11，使主动齿轮28和从动齿轮36相啮合，再安装其余部件，最后采用模拟井斜角调整结构将稳定平台和驱动机构整体调整到需要测试的井斜角(如1°、1.5°等角度)，外加电源，稳定平台机构12静止，测量并调试井斜角与工具面角度测量情况；
采用变频器控制驱动电机26分别驱动上涡轮发电机37和下涡轮发电机 39同时旋转，调整PWM(电阻)使稳定平台机构12基本匀速旋转或不旋转，分别进行垂直、倾斜1°、1.5°、2°、3°、5°的井斜与工具面角度测量；
采用变频器控制驱动电机26分别驱动上涡轮发电机37和下涡轮发电机 39同时旋转，改变控制输出(PWM占比)，测量下涡轮发电机39出力情况，为控制参数调试提供依据和基础数据；
将稳定平台机构12倾斜1.5～3°，由传感器测量井斜和方位，调试控制算法和控制参数，使稳定平台机构12能稳定在高边(低边)的对应角度；
将稳定平台机构12倾斜1°，由传感器测量井斜和方位，优化控制算法和控制参数，测试控制性能。
Claims (6)
1.一种用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于，包括辅助支撑结构、悬挂旋转承重结构、驱动机构(11)、稳定平台机构(12)、模拟井斜角读取结构、模拟井斜角调整结构六部分，
悬挂旋转承重结构与辅助支撑结构顶部连接，模拟井斜角读取结构设置在辅助支撑结构内框中，模拟井斜角调整结构设置在辅助支撑结构下部，驱动机构(11)、稳定平台机构(12)向上与悬挂旋转承重结构钩挂连接，驱动机构(11)、稳定平台机构(12)向下与模拟井斜角调整结构连接，
其中，悬挂旋转承重结构是，包括一对轴承座(7)，该对轴承座(7)对称固定在主支架总成(4)顶部两边，每个轴承座(7)的内部装有一个深沟球轴承(10)，两个深沟球轴承(10)均套装在一个转轴(9)上，每个转轴(9)另一端焊接在悬挂旋转承重支架(6)上。
2.根据权利要求1所述的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于：所述的辅助支撑结构是，包括主支架总成(4)，主支架总成(4)底端通过螺栓一(5)固定在地面，主支架总成(4)上端与扶梯(1)上端采用六角头螺栓(3)固定连接，扶梯(1)下端通过地脚螺栓(2)固定在地面。
3.根据权利要求1所述的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于：所述的驱动机构(11)的结构是，包括竖直设置的驱动悬挂主板(23)，驱动悬挂主板(23)通过悬挂构件(22)勾挂在悬挂旋转承重支架(6)上，驱动悬挂主板(23)中部分别通过一组螺栓五(25)固定有一个调整板(24)，每个调整板(24)外表面通过内六角螺栓(27)固定有一个驱动电机(26)，每个驱动电机(26)的电机轴上安装有一个主动齿轮(28)。
4.根据权利要求1所述的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于：所述的模拟井斜角读取结构是，包括角度刻度盘(13)和角度测量指针(29)，角度刻度盘(13)通过盘头螺钉(14)固定在主支架总成(4)上部，角度测量指针(29)通过沉头螺钉(30)固定在驱动悬挂主板(23)上。
5.根据权利要求1所述的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于：所述的模拟井斜角调整结构是，包括角度调整支座(17)，角度调整支座(17)通过螺栓四(18)固定在主支架总成(4)下部外表面，角度调整支座(17)的过孔中穿有丝杠(20)，丝杠(20)一端安装有调节螺母(21)，丝杠(20)另一端通过连接轴(19)与下部支撑(15)铰接，下部支撑(15)一侧通过螺栓三(16)向上与驱动机构(11)连接，下部支撑(15)另一侧通过另一螺栓三(16)向上与稳定平台机构(12)连接。
6.根据权利要求1所述的用于自动垂直钻井工具稳定平台的试验装置，其特征在于：所述的稳定平台机构(12)的结构是，包括稳定平台悬挂板(32)，稳定平台悬挂板(32)通过悬挂支架(31)勾挂在悬挂旋转承重支架(6)上，稳定平台悬挂板(32)同侧分别通过固定螺钉(35)固定安装有上支承座(33)和下支承座(40)；上支承座(33)通过螺栓六(34)固定有上涡轮发电机(37)，上涡轮发电机(37)上端扣接有从动齿轮(36)；下支承座(40)通过另一组螺栓六(34)固定有下涡轮发电机(39)，下涡轮发电机(39)上端扣接有另一个从动齿轮(36)，上涡轮发电机(37)与下涡轮发电机(39)之间扣接有测控存电子仓(38)。
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| CN114382462A (zh) * | 2020-10-21 | 2022-04-22 | 航天科工惯性技术有限公司 | 旋转测量试验装置及旋转测量试验方法 |
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