[发明专利]一种旋转导向工具水平或倾斜状态下功能及性能测试装置

说明书

本发明涉及旋转导向钻井技术领域，涉及到一种旋转导向工具水平或倾斜状态下功能及性能测试装置。包括旋转导向工具测试台架，所述旋转导向工具测试台架用于为所述旋转导向工具提供水平状态及倾斜状态，以实现在地面模拟水平钻井状态或定向钻井状态；并且，在所述旋转导向工具测试台架上设置旋转导向工具功能及性能测试单元，以实现在水平钻井状态或定向钻井状态下对所述旋转导向工具的功能和性能进行测试。本发明所述装置能够对推靠性旋转导向工具在地面室内进行水平和倾斜条件下的功能以及性能测试。

技术领域

本发明涉及旋转导向钻井技术领域，涉及到一种旋转导向工具水平或倾斜状态下功能及性能测试装置。

背景技术

旋转导向钻井技术属定向钻井领域，能够在钻具旋转的条件下高精度控制钻头的钻进方向，能够极大的提高钻井效率和油气钻遇率，是未来智能钻井技术发展趋势。其中，旋转导向工具在地面室内的水平或倾斜状态下的功能和性能测试属于必要的环节。旋转导向系统主要分为推靠式和指向式两种，推靠式导向工具主要依赖三个均布的推靠巴掌推靠井壁来实现钻头的控向。

目前针对推靠式旋转导向工具地面室内在水平和倾斜条件下的功能以及性能测试装置还没有成熟的技术。譬如，专利CN201611244930中揭示的旋转导向执行机构测试装置为静态推靠力或位移测试，导向工具不旋转且仅能做垂直状态测试。专利CN201310213082中揭示的测试装置仅能测试全旋转导向工具，无法实现存在有静态不旋转套的推靠式导向工具测试。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种旋转导向工具在水平或倾斜状态下功能及性能测试装置。通过所述装置，能够实现旋转导向工具在水平以及倾斜条件下模拟水平钻井以及定向钻井状态，在上述状态下实现旋转导向工具必要的功能以及性能测试。在上述状态下旋转导向工具通过该测试装置能够实现的功能及性能测试任务包括：实现旋转导向工具三个推靠器推靠力的高精度测量以及力信号的反馈实时显示、实现在旋转导向工具芯轴转动条件下导向工具耦合变压器双向通信及供电性能测试、导向工具非旋转套低速转动条件下力矢量跟随保持功能以及性能测试。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种旋转导向工具水平或倾斜状态下功能及性能测试装置，包括旋转导向工具测试台架，所述旋转导向工具测试台架用于为所述旋转导向工具提供水平状态及倾斜状态，以实现在地面模拟水平钻井状态或定向钻井状态；并且，在所述旋转导向工具测试台架上设置旋转导向工具功能及性能测试单元，以实现在水平钻井状态或定向钻井状态下对所述旋转导向工具的功能和性能进行测试。

进一步地，所述旋转导向工具功能及性能测试单元包括推靠器推靠力测量及力信号反馈测试总成和/或旋转导向工具非旋转套低速转速驱动控制总成；

所述推靠器推靠力测量及力信号反馈测试总成(即，用于测试推靠器的推靠力以及用于力信号反馈的测试总成)，定位设置于所述旋转导向工具的非旋转套上，能够实现旋转导向工具推靠器推靠力的测量，其中推靠器的数目可以是三个，也可以是四个，推靠器力的测试信号通过滑环总成反馈给信号采集硬件接口箱，所述信号采集硬件接口箱与上位机触控显示电脑连接，以实现力的测试信号的反馈实时显示；

所述旋转导向工具非旋转套低速转速驱动控制总成，用于驱动旋转导向工具非旋转外套做慢速转速，以实现旋转导向工具力矢量随跟随旋转导向工具非旋转外套转动条件下跟随特性测试。

进一步地，所述推靠器推靠力测量及力信号反馈测试总成包括旋转导向工具推靠器、万向承力地脚、调节螺柱、推力传感器、接头、顶梁；所述旋转导向工具推靠器在工作中始终与所述万向承力地脚相接触，所述万向承力地脚通过螺纹与所述调节螺柱连接，所述调节螺柱通过螺纹与所述推力传感器连接，所述推力传感器的上端与所述接头连接，所述接头与所述顶梁连接，所述顶梁两侧地脚放置在承拉盖板下凹槽以及承拉座的外凹槽中；所述承拉盖板与所述承拉座连接；推靠器推靠力通过所述万向承力地脚、调节螺柱、接头、顶梁、承拉盖板、承拉座形成作用力和反作用力平衡，实现推靠器推靠力测量。