一種旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隨鉆測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域中的一種工具面角測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉及一種連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下鉆具工具面角測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在石油鉆井行業(yè)的隨鉆測(cè)量領(lǐng)域，國(guó)外帶有方位性測(cè)量的隨鉆測(cè)井儀器和隨鉆方位成像儀器已經(jīng)相當(dāng)成熟，有效解決了鉆入地層界面識(shí)別不準(zhǔn)和復(fù)雜地質(zhì)條件下的解釋難題，并可有效識(shí)別地層傾角和裂縫以更好地進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向和地質(zhì)決策，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0003]國(guó)內(nèi)的隨鉆測(cè)井儀器(包括隨鉆自然伽馬、隨鉆電阻率等)已市場(chǎng)化推廣應(yīng)用十多年的時(shí)間，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上這些隨鉆測(cè)井儀器大都安裝一個(gè)傳感器且居于鉆鋌中心軸線，即便有些儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用偏心結(jié)構(gòu)，但至今仍沒(méi)有真正利用其方位響應(yīng)特性，不論均質(zhì)或非均質(zhì)地層，探測(cè)范圍內(nèi)的測(cè)量響應(yīng)都是以傳感器所在點(diǎn)為中心，井眼周?chē)鶞y(cè)地層共同作用的結(jié)果，對(duì)地質(zhì)參數(shù)變化的判別存在時(shí)間滯后，無(wú)法在水平井中及時(shí)分辨上下巖性界面變化特征和有效發(fā)現(xiàn)復(fù)雜油藏，時(shí)常錯(cuò)過(guò)進(jìn)入儲(chǔ)集層的最佳時(shí)機(jī)，其中一個(gè)很重要的原因就是儀器不帶有旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)量功能。目前有部分應(yīng)用的隨鉆方位測(cè)量?jī)x器是在鉆鋌外壁安裝一個(gè)或者多個(gè)測(cè)量傳感器，是在保證鉆具與待測(cè)地層相對(duì)固定的條件下進(jìn)行儲(chǔ)層特性的劃分。但存在的缺點(diǎn)是:由于鉆具處于滑動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)，不能旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。隨著所鉆井眼井斜角和井眼位移的增加，鉆具與井壁間摩阻明顯增加，鉆壓無(wú)法有效施加到鉆頭上，鉆井速度變慢，鉆具粘卡風(fēng)險(xiǎn)增加，井眼鉆探深度受限，同時(shí)滑動(dòng)鉆進(jìn)所鉆出的井眼軌跡不規(guī)則。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供一種能夠在不同井斜及不同方位情況下對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工具面角進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)獲取的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)工具面角測(cè)量精度計(jì)算及影響因素分析的旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試裝置包括:方位標(biāo)定臺(tái)架、井斜標(biāo)定臺(tái)架、旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架、電源模塊、微機(jī)模塊、滑環(huán)線；其中，方位標(biāo)定臺(tái)架是在底座上固定芯軸，芯軸外設(shè)軸承和軸承套，在底座或軸承套外圍設(shè)置方位分度盤(pán)和指針；井斜標(biāo)定臺(tái)架通過(guò)軸承套與方位標(biāo)定臺(tái)架連接，井斜標(biāo)定臺(tái)架包括底板和前后側(cè)板組成的框架體，在框架體上設(shè)置主軸，主軸伸出端連接有分度盤(pán)；旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架被固定在井斜標(biāo)定臺(tái)架前后側(cè)板之間的主軸上，旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架包括基座和直流減速電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、光柵碼盤(pán)、測(cè)試骨架、壓蓋、滑環(huán)，直流減速電動(dòng)機(jī)固定在基座上，直流減速電動(dòng)機(jī)輸出軸與測(cè)試骨架連接軸相連，壓蓋與測(cè)試骨架的連接軸旋轉(zhuǎn)配合并將測(cè)試骨架固定在基座上，光柵碼盤(pán)安裝在輸出軸上，滑環(huán)與光柵碼盤(pán)配合將數(shù)據(jù)輸通過(guò)滑環(huán)線傳輸?shù)轿C(jī)模塊；測(cè)試骨架上設(shè)有旋轉(zhuǎn)傳感器槽和旋轉(zhuǎn)傳感器、處理電路槽和處理電路；電源管理模塊通過(guò)滑環(huán)線連接到旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架，并對(duì)旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架上的所有電器供電；微機(jī)模塊通過(guò)滑環(huán)線與電源管理模塊和旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架上的電器部件建立數(shù)據(jù)及控制、通訊連接。
[0007]上述方案進(jìn)一步包括:
[0008]旋轉(zhuǎn)傳感器由高速三軸磁力計(jì)、三軸加速計(jì)、高速測(cè)控電路組成。
[0009]在直流減速電動(dòng)機(jī)上設(shè)置緊急剎車(chē)器。
[0010]方位標(biāo)定臺(tái)架的軸承套外周邊設(shè)有與底座插接配合的銷(xiāo)孔組合；井斜標(biāo)定臺(tái)架的前后側(cè)板之間還連接有固定板，固定板帶有定位銷(xiāo)孔；旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架的基座上也設(shè)有相同直徑的定位孔，定位銷(xiāo)孔和定位孔與定位銷(xiāo)配合將井斜標(biāo)定臺(tái)架和旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架在不同角度定位。
[0011]井斜標(biāo)定臺(tái)架的側(cè)板采用無(wú)磁鋼，井斜標(biāo)定臺(tái)架的底板采用鉛黃銅hpb59-l，旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架采用鋁材，包括主軸和銷(xiāo)釘、定位銷(xiāo)的機(jī)械連接部件全部采用青鈹銅材料。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本測(cè)試系統(tǒng)用于鉆具在連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行方位角的測(cè)量，由于旋轉(zhuǎn)傳感器安裝在測(cè)試骨架的U型槽內(nèi)，直流減速電機(jī)通電工作時(shí)會(huì)帶動(dòng)測(cè)試骨架連同旋轉(zhuǎn)傳感器同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)時(shí)測(cè)量出當(dāng)前的工具面角并跟光柵碼盤(pán)精確計(jì)算的工具面角進(jìn)行對(duì)比分析，保證測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。此外，該測(cè)試裝置可根據(jù)需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架的井斜和方位，通過(guò)正交試驗(yàn)分析建立井斜和方位的不同組合，并在不同的組合下對(duì)工具面角測(cè)量的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法歸納總結(jié)出工具面角的測(cè)量影響因素。該試驗(yàn)裝置能夠模擬井下旋轉(zhuǎn)工況，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)井工具在跟隨鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中真正意義上的方位性測(cè)量和井眼成像。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試裝置示意圖。
[0014]圖2為圖1中井斜標(biāo)定臺(tái)架和方位標(biāo)定臺(tái)架部分的側(cè)視圖。
[0015]圖3為方位標(biāo)定臺(tái)架俯視圖。
[0016]圖4為旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架示意圖。
[0017]圖5為測(cè)試骨架示意圖。
[0018]1、井斜標(biāo)定臺(tái)架，2、旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架，3、電源模塊，4、微機(jī)模塊，5、滑環(huán)線，6、底板，
7、前側(cè)板，8、后側(cè)板，9、主軸，10、銷(xiāo)釘，11、井斜分度盤(pán)，12、固定板，13、定位銷(xiāo)A，14、基座，
15、直流減速電機(jī)，16、聯(lián)軸器，17、光柵碼盤(pán)，18、測(cè)試骨架，19、壓蓋，20、滑環(huán)，21、主軸孔，
22、定位孔，23、緊急剎車(chē)器，24、傳感器槽，25、處理電路槽，26、旋轉(zhuǎn)傳感器，27、處理電路，
28、方位標(biāo)定臺(tái)架，29、軸承套，30、指針和方位分度盤(pán)，31、底座，32、軸承，33、芯軸，34、定位銷(xiāo)B，35、壓蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型提出的旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試裝置包括:井斜標(biāo)定臺(tái)架1、旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2、方位標(biāo)定臺(tái)架28、電源模塊3、微機(jī)模塊4、滑環(huán)線5、緊急剎車(chē)器23。旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試系統(tǒng)安裝在旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2上，電源模塊3通過(guò)滑環(huán)線5對(duì)整個(gè)旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2供電，其中包括直流減速電動(dòng)機(jī)15、旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試系統(tǒng)及光柵碼盤(pán)17 ;另外，旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試系統(tǒng)將采集到的井斜、方位、轉(zhuǎn)速、工具面等信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后通過(guò)滑環(huán)傳輸?shù)轿C(jī)模塊4，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2與外接的微機(jī)模塊4之間的數(shù)據(jù)及控制通訊。另外，在實(shí)驗(yàn)裝置外配合安裝緊急剎車(chē)器23，用以緊急剎車(chē)，在剎車(chē)過(guò)程中，直流減速電機(jī)I堵轉(zhuǎn)，選用電機(jī)時(shí)考慮過(guò)電流保護(hù)能力，確保電機(jī)正常工作。剎車(chē)制動(dòng)器由微機(jī)模塊4根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)剎車(chē)，剎車(chē)時(shí)間與測(cè)控系統(tǒng)控制信號(hào)關(guān)聯(lián)。
[0021]電源模塊3負(fù)責(zé)將交流電進(jìn)行整流穩(wěn)壓處理成為直流電后，再進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換處理將直流電壓分別轉(zhuǎn)換為+15v、_15v、5V，為測(cè)控系統(tǒng)提供所需電力。
[0022]由于旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中使用磁通門(mén)測(cè)量，磁通門(mén)受鐵、磁物質(zhì)干擾大，為了避免磁干擾影響測(cè)量準(zhǔn)確度，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置采用無(wú)磁材料制作，其中井斜標(biāo)定臺(tái)架I采用無(wú)磁鋼，旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2采用無(wú)磁干擾的鋁材，方位標(biāo)定臺(tái)架28采用無(wú)磁鋼，各種固定用的螺栓、螺母等全部采用青鈹銅材料。
[0023]如圖1、2所示，井斜標(biāo)定臺(tái)架I包括底板6、前側(cè)板7、后側(cè)板8、主軸9、銷(xiāo)釘10、井斜分度盤(pán)11、固定板12、定位銷(xiāo)孔13。把裝有旋轉(zhuǎn)工具面角測(cè)試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2通過(guò)銷(xiāo)釘10安裝在主軸9上，旋轉(zhuǎn)測(cè)試臺(tái)架2可輕松的變換不同的井斜