[发明专利]一种钻压和扭矩标定试验装置及标定方法

权利要求书

1.一种钻压和扭矩标定试验装置，其特征在于：它包括底座(1)、长立柱(2)、短立柱(3)、平台(4)、传力柱(5)和横梁(6)，所述底座(1)的顶表面上固设有四根长立柱(2)，四根长立柱(2)呈矩形阵列分布，四根长立柱(2)之间固设有横梁(6)，横梁(6)上开设有通孔，通孔内固设有扶正套(7)，扶正套(7)内还设置有可在扶正套(7)上下滑动的传力柱(5)，位于左侧的两根长立柱(2)之间设置有铰链座(8)，铰链座(8)上铰接有大转臂(9)，底座(1)上且位于传力柱(5)的正下方固设有卡盘(10)；所述底座(1)的顶表面上还固设有两根短立柱(3)，短立柱(3)位于长立柱(2)的前侧，两根短立柱(3)之间且位于其顶部固设有平台(4)，平台(4)的顶表面上固设有左夹持器固定铰(11)和右夹持器固定铰(12)。

2.根据权利要求1所述的一种钻压和扭矩标定试验装置，其特征在于：所述长立柱(2)和短立柱(3)均垂直于底座(1)设置。

3.根据权利要求1或2所述试验装置标定钻压和扭矩的方法，其特征在于：它包括钻压标定和扭矩标定；

所述钻压标定包括以下步骤：

S1、先将井下工程参数测量仪(14)安装于卡盘(10)和传力柱(5)之间，并将井下工程参数测量仪(14)固定，此时大转臂(9)压在传力柱(5)上，传力柱(5)又将力传递到井下工程参数测量仪(14)顶部；

S2、使用数据回放线连接井下工程参数测量仪(14)的数据采集板和数据采集计算机，通过计算机USB接口供电，并且通过串口与计算机建立通信；

S3、使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)应变片桥路输出电压，并记录软件数据，以测试钻压输出零点；

S4、在大转臂(9)的右端部悬挂重量为1000kg或2000kg的砝码A(13)，放置2～3h，观察漂移情况，使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)应变片桥路输出电压，并记录软件数据，以测试井下工程参数测量仪(14)钻压应变片桥路是否存在漂移，如果无明显漂移则进行正式加卸载标定；

S5、在大转臂(9)的右端由1个、2个、3个逐步悬挂砝码A(13)，直到加够所需的砝码A数量，每次加砝码A均使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)的钻压应变片桥路输出电压，并记录软件数据；

S6、逐步去掉大转臂(9)右端的砝码A，直到只剩下1个砝码A，每次去掉砝码A均使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)钻压应变片桥路输出电压，并记录软件数据；

S7、大转臂(9)上有A、B、C三个受力点，若大转臂(9)在砝码A(13)的重力G和井下工程参数测量仪(14)上所受钻压WOB作用下平衡，根据杠杆静力平衡原理有：

G×AC＝WOB×AB

其中AB为A受力点到B受力点的间距，AC为A受力点到C受力点的间距，将上式进行变换得到施加在井下工程参数测量仪(14)上的钻压WOB为：

S8、对记录的输出电压数字信号和施加的钻压WOB进行线性拟合，即可得到钻压输出零点基准值和相应转换关系式；

所述扭矩标定包括以下步骤：

S1、先将井下工程参数测量仪(14)夹持在左夹持器固定铰(11)和右夹持器固定铰(12)之间，并将井下工程参数测量仪(14)一端固定小转臂(15)，此时井下工程参数测量仪(14)受到小转臂(15)的扭转力；

S2、使用数据回放线连接井下工程参数测量仪(14)的数据采集板和数据采集计算机，通过计算机USB接口供电，并且通过串口与计算机建立通信；

S3、使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)扭矩应变片桥路输出电压，并记录软件数据，以测试扭矩输出零点；

S4、在小转臂(15)的自由端悬挂重量为500kg的砝码B(16)，放置2～3h，观察漂移情况，使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)扭矩应变片桥路输出电压，并记录软件数据，以测试井下工程参数测量仪(14)扭矩应变片桥路是否存在漂移，如果无明显漂移则进行正式加卸载标定；

S5、在小转臂(15)的自由端由1个、2个、3个逐步悬挂砝码B(16)，直到加够所需的砝码B

(16)数量，每次加砝码B均使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)扭矩应变片桥路输出电压，并记录软件数据；

S6、逐步去掉小转臂(15)右端的砝码B，直到只剩下1个砝码B，每次去掉砝码B均使用8位半数字万用表测量井下工程参数测量仪(14)扭矩应变片桥路输出电压，并记录软件数据；

S7、小转臂(15)上受到D、E两点受力，若小转臂(15)在砝码B(16)的重力G和井下工程参数测量仪(14)上所受扭矩TOB作用下平衡，DE与水平位置夹角为θ，则根据杠杆静力平衡原理，施加在井下工程参数测量仪(14)上的扭矩TOB为：

TOB＝G×DE×cosθ，其中DE为D受力点到E受力点之间的间距；

S8、对记录的输出电压数字信号和施加的扭矩进行线性拟合，即可得到扭矩输出零点基准值和相应转换关系。