一种钻具旋转导向动态测量模拟装置的制作方法

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1.本发明涉及钻井设备技术领域，尤其是涉及一种钻具旋转导向动态测量模拟装置。

背景技术：

2.钻具是一种将转动能量转化为钻井破岩动力的工具，主要包括地质钻具、工程钻具、矿山钻具等。
3.由于钻具旋转导向仪器主要应用于大位移、长水平段井施工环境，对仪器性能要求高，有些机构通过试验井或在大型水泥墩上做实验，试验的成本高、周期长，而且试验效率低下，无法在线调试。
4.因此，本领域技术人员致力于开发一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，主要采用旋转状态模拟的方式，以模拟钻具旋转导向工具在井下工作时的旋转状态，提高旋转导向工具的可靠性和稳定性，缩短测试周期、降低维保成本、提高效率。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，主要采用旋转状态模拟的方式，以模拟钻具旋转导向工具在井下工作时的旋转状态，提高旋转导向工具的可靠性和稳定性，缩短测试周期、降低维保成本、提高效率。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，包括模拟钻具端头、固定杆、中心杆、滑环和钻具控制机构；
7.所述模拟钻具端头内设置有外线圈，所述固定杆一端伸入至所述模拟钻具端头内，且所述固定杆上设置有与所述外线圈对应的内线圈使其所述外线圈向所述内线圈传输电信号驱动所述固定杆转动，所述固定杆另一端端部依次连接有所述中心杆和所述滑环；
8.所述固定杆还连接有所述钻具控制机构。
9.本发明的有益效果是：外线圈向内线圈传输电信号使其固定杆转动，固定杆转动过程中，通过钻具控制装置向固定杆施加作用力进而改变固定杆的转速、转矩等，并将数据信息通过中心杆传递至滑环，滑环进一步将传输动力、数据信号等传递至控制机构，进而模拟出钻具旋转导向工具在井下工作时的旋转状态，提高旋转导向工具的可靠性和稳定性，缩短测试周期、降低维保成本、提高效率。
10.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11.进一步，所述钻具控制机构包括动力系统，所述动力系统输出端通过动力传送带与所述固定杆连接。
12.采用上述进一步方案的有益效果是动力系统模拟钻具旋转导向工具在不同状态下的工作状态，进而利于缩短研发周期。
13.进一步，所述固定杆外还套设有支撑轴承，所述支撑轴承安装在轴承座上。
14.采用上述进一步方案的有益效果是轴承座和支撑轴承用于支撑固定杆，减少固定
杆在转动过程中出现绕动等，提高固定杆转动平稳性。
15.进一步，所述中心杆外设置有模拟钻具外壳，所述模拟钻具外壳卡合在锁紧螺母内侧。
16.采用上述进一步方案的有益效果是锁紧螺母卡合在模拟钻具外壳，具有抗松防振的作用。
17.进一步，所述滑环与所述中心杆端部之间还安装有联轴器。
18.采用上述进一步方案的有益效果是联轴器连接滑环和中心杆，用于传输动力和信号的旋转连接，解决导线缠绕问题。
附图说明
19.图1为本发明一具体实施例结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1、滑环；2、联轴器；3、锁紧螺母；4、中心杆；5、固定杆；6、动力传送带；7、内线圈；8、外线圈；9、轴承座；10、动力系统；11、模拟钻具端头。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.如图1所示，一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，包括模拟钻具端头11、固定杆5、中心杆4、滑环1和钻具控制机构；模拟钻具端头11内设置有外线圈8，固定杆5一端伸入至模拟钻具端头11内，且固定杆5上设置有与外线圈8对应的内线圈7使其外线圈8向内线圈7传输电信号驱动固定杆5转动，固定杆5另一端端部依次连接有中心杆4和滑环1；固定杆5还连接有钻具控制机构。
27.本发明中，外线圈8向内线圈7传输电信号使其固定杆5转动，固定杆5转动过程中，通过钻具控制装置向固定杆5施加作用力进而改变固定杆5的转速、转矩等，并将数据信息通过中心杆4传递至滑环1，滑环1进一步将传输动力、数据信号等传递至控制机构，进而模拟出钻具旋转导向工具在井下工作时的旋转状态，提高旋转导向工具的可靠性和稳定性，
缩短测试周期、降低维保成本、提高效率。
28.一些实施例中，内线圈7和外线圈8类似于电机上的线圈。钻具控制机构包括动力系统10，动力系统10可采用伺服电机或伺服马达，便于控制动力系统10的输出速度和输出力矩，动力系统10输出端通过动力传送带6与固定杆5连接，动力传送带6可采用同步带，固定杆5上和动力系统10输出端均安装有与同步带配合的同步齿轮，以使动力系统10的作用力传递至固定杆5上，从而模拟出钻具钻孔过程中所受到的作用力。
29.另一实施例中，固定杆5外还套设有支撑轴承，支撑轴承安装在轴承座9上，支撑轴承和轴承座9用于支撑固定杆5，减少固定杆5在转动过程中出现绕动等，提高固定杆5转动平稳性。中心杆4外设置有模拟钻具外壳，模拟钻具外壳卡合在锁紧螺母3内侧，锁紧螺母3通过锁紧模拟钻具外壳，起到抗松防振的效果。滑环1与中心杆4端部之间还安装有联轴器2，联轴器2可采用柔性联轴器，联轴器2用于连接滑环1和中心杆4，起到缓冲减振的作用，进一步提高钻具旋转导向工具的可靠性和稳定性。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
31.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，其特征在于：包括模拟钻具端头(11)、固定杆(5)、中心杆(4)、滑环(1)和钻具控制机构；所述模拟钻具端头(11)内设置有外线圈(8)，所述固定杆(5)一端伸入至所述模拟钻具端头(11)内，且所述固定杆(5)上设置有与所述外线圈(8)对应的内线圈(7)使其所述外线圈(8)向所述内线圈(7)传输电信号驱动所述固定杆(5)转动，所述固定杆(5)另一端端部依次连接有所述中心杆(4)和所述滑环(1)；所述固定杆(5)还连接有所述钻具控制机构。2.根据权利要求1所述的钻具旋转导向动态测量模拟装置，其特征在于：所述钻具控制机构包括动力系统(10)，所述动力系统(10)输出端通过动力传送带(6)与所述固定杆(5)连接。3.根据权利要求1所述的钻具旋转导向动态测量模拟装置，其特征在于：所述固定杆(5)外还套设有支撑轴承，所述支撑轴承安装在轴承座(9)上。4.根据权利要求1至3任一项所述的钻具旋转导向动态测量模拟装置，其特征在于：所述中心杆(4)外设置有模拟钻具外壳，所述模拟钻具外壳卡合在锁紧螺母(3)内侧。5.根据权利要求4所述的钻具旋转导向动态测量模拟装置，其特征在于：所述滑环(1)与所述中心杆(4)端部之间还安装有联轴器(2)。

技术总结

本发明涉及一种钻具旋转导向动态测量模拟装置，包括模拟钻具端头、固定杆、中心杆、滑环和钻具控制机构；所述模拟钻具端头内设置有外线圈，所述固定杆一端伸入至所述模拟钻具端头内，且所述固定杆上设置有与所述外线圈对应的内线圈使其所述外线圈向所述内线圈传输电信号驱动所述固定杆转动，所述固定杆另一端端部依次连接有所述中心杆和所述滑环；所述固定杆还连接有所述钻具控制机构。本发明主要采用旋转状态模拟的方式，以模拟钻具旋转导向工具在井下工作时的旋转状态，提高旋转导向工具的可靠性和稳定性，缩短测试周期、降低维保成本、提高效率。提高效率。提高效率。