一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台,结构包括测试平台安装支架，安装支架上从左到右依次水平安装设置加载液压缸、被测装置、夹持手爪和调速液压缸，其中加载液压缸与比例溢流阀连接，调速液压缸与比例调速阀连接，工业控制计算机通过PLC控制器与比例溢流阀和比例调速阀相连接，比例溢流阀控制加载液压缸，比例调速阀控制调速液压缸。该测试平台设计简单、合理、操作简便，满足对自调节装置的测试所需要的工作环境和实验条件，且成本控制也很好，具有很好的推广和应用价值。

A Test Platform for Performance of PDC Bit Self-regulating Device for Drilling

The utility model discloses a testing platform for the working performance of PDC bit self-regulating device for drilling, which comprises a test platform mounting bracket. On the mounting bracket, a loading hydraulic cylinder, a measuring device, a clamping claw and a speed-regulating hydraulic cylinder are installed horizontally from left to right. The loading hydraulic cylinder is connected with a proportional relief valve, a speed-regulating hydraulic cylinder is connected with a proportional speed-regulating valve, and an industrial controller is installed horizontally. The computer is connected with proportional relief valve and proportional speed regulating valve by PLC controller. The proportional relief valve controls the loading of hydraulic cylinder and the proportional speed regulating valve controls the speed regulating hydraulic cylinder. The design of the test platform is simple, reasonable and easy to operate. It meets the requirements of the working environment and experimental conditions for the test of the self-regulating device, and the cost control is also very good. It has good popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台
本技术属于石油钻井领域，涉及一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台。
技术介绍
PDC钻头也是聚晶金刚石复合片钻头的简称，是地质钻探行业常用的一种钻井工具。石油勘探用复合片钻头，主要是应用在油气田的钻采用钻头。目前来说，油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高，要求最高的。黏/滑一直是钻井行业面临的主要挑战。黏/滑造成的动态不稳定性不仅会引起钻头过早损坏，而且还会导致BHA组件损坏和扭断。切削深度(depthofcut，以下简称DOC)控制技术是钻头设计技术进步的一个重要里程碑，该技术减缓了黏/滑振动，极大地拓宽了PDC钻头的应用范围。自适应钻头是针对钻头引起的黏滑问题提出的一种创新技术，能随着钻进环境变化自动调整钻头切削深度，通过切削深度控制装置抵消部分冲击，避免钻齿过度咬入地层，从而提高钻进效率，降低钻井成本。PDC钻头的自调节装置通过被动式液压机械反馈机构实现。从图2可以看出，该装置包括一个内置液压油的活塞式液压缸，不含任何电子元件，可靠性强。固定在钻头体的内部，可更换，易于在刀翼中安装和拆卸。金刚石垫片安装在活塞杆上，从钻头表面延伸出来，通过速率敏感收缩和快速伸张行程对外部载荷做出反应。自调节装置对自适应PDC钻头的正常工作性能影响至关重要，因此需要反复测试才能获得最佳结构数据。对自调节装置的测试同时需要有利的工作环境才能有助于提高实现测试的标准，因此实验条件及成本控制也是需要考虑的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构设计简单合理，成本低，满足现有监测试验需求的一种PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：为解决上述现有技术问题，本技术提供一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，其特征在于，结构包括测试平台安装支架，安装支架上从左到右依次水平安装设置加载液压缸、被测装置、夹持手爪和调速液压缸，被测装置右侧末端与夹持手爪通过紧固螺钉固定连接，被测装置通过夹持手爪与调速液压缸的活塞杆进行固定连接，连接后被测装置可以同调速液压缸的活塞杆一起运动，被测装置的左侧端部与加载液压缸的活塞杆右侧端部相吻合接触设置，其中加载液压缸与比例溢流阀连接，调速液压缸与比例调速阀连接，工业控制计算机通过PLC控制器与比例溢流阀和比例调速阀相连接，比例溢流阀控制加载液压缸，比例调速阀控制调速液压缸。作为优选，所述夹持手爪上通过连接件固定安装有平行光源发射器和光敏接收器，平行光源发射器和光敏接收器分别位于被测装置的两侧。作为优选，所述平台安装支架中间位置横向设置有可开闭的圆柱筒形保温罩，被测装置、夹持手爪、平行光源发射器及光敏接收器设置在保温罩密闭空间内部，保温罩内上部安装设置有电加热器和温度传感器。作为优选，所述电加热器、温控传感器、平行光源发射器和光敏接收器分别与工业控制计算机相连接。本技术的有益效果是：该测试平台设计简单、合理、操作简便，满足对自调节装置的测试所需要的工作环境和实验条件，且成本控制也很好，具有很好的推广和应用价值。附图说明图1为本技术测试平台结构连接关系示意图；图2为本技术被测装置结构示意图；图3为本技术加载液压缸与调速液压缸的液压原理图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-3，本技术实施例中，一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，其特征在于，如图1所示结构包括测试平台安装支架，安装支架上从左到右依次水平安装设置加载液压缸(1)、被测装置(2)、夹持手爪(3)和调速液压缸(4)，被测装置(2)右侧末端与夹持手爪(3)通过紧固螺钉(5)固定连接，被测装置(2)通过夹持手爪(3)与调速液压缸(4)的活塞杆进行固定连接，连接后被测装置(2)可以同调速液压缸(4)的活塞杆一起运动，被测装置(2)的左侧端部与加载液压缸(1)的活塞杆右侧端部相吻合接触设置，其中加载液压缸(1)与比例溢流阀(6)连接，调速液压缸(4)与比例调速阀(7)连接，工业控制计算机(8)通过PLC控制器(9)与比例溢流阀(6)和比例调速阀(7)相连接，比例溢流阀(6)控制加载液压缸(1)，比例调速阀(7)控制调速液压缸(4)。具体实施过程中，所述夹持手爪(3)上通过连接件固定安装有平行光源发射器(10)和光敏接收器(11)，平行光源发射器(10)和光敏接收器(11)分别位于被测装置(2)的两侧。具体实施过程中，所述平台安装支架中间位置横向设置有可开闭的圆柱筒形保温罩(12)，被测装置(2)、夹持手爪(3)、平行光源发射器(10)及光敏接收器(11)设置在保温罩(12)密闭空间内部，保温罩(12)内上部安装设置有电加热器(13)和温度传感器(14)。具体实施过程中，所述电加热器(13)、温控传感器(14)、平行光源发射器(10)和光敏接收器(11)分别与工业控制计算机(8)相连接。具体实施过程中，如图2所示所述被测装置(2)为PDC钻头自调节装置，结构由金刚石垫片(21)、活塞(22)、流量控制阀(23)、工作腔(24)、弹簧(25)、补油腔(26)等构成。具体实施过程中，如图3所示，比例溢流阀控制输入压力，加载液压缸两腔装压力传感器(感应磁环)，采用负载反馈的闭环控制，两位两通阀用于模拟突然打滑负载的突变，也可以用于系统的卸荷。带压力补偿的比例调速阀控制调速液压缸，调速液压缸上配有加速度传感器，采用闭环反馈控制。一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，测试方法步骤如下：步骤1，测试平台复位：将测试平台各结构功能部件复位，对计算机及软件进行初始化设置；步骤2，安装被测装置：打开保温罩，将被测装置固定在夹持手爪上，并将紧固螺钉拧紧，最后将保温罩关闭；步骤3，选取钻井地层类型：根据测试需求，在计算机控制系统中选取所需测试的钻井地层类型；步骤4，数据检索：计算机控制系统根据所需的钻井地层类型，在数据库中进行检索，如果检索到相应地层的模型数据，则调用该数据；如果用于测试的是未知地层，数据库中没有相关参数数据的，控制系统可以根据实际需要自主预设环境参数并生成相关数据；步骤5，进行温度设置：温度控制装置由温控传感器和电加热器组成，根据控制系统设定的温度控制信号将自调节装置加热到设定工作温度，并随地层深度增加而继续加热并实时控温，温度控制范围为常温～200℃；步骤6，进行速度设置：调速液压缸按照控制系统设定的速度变化信号带动自调节DOC装置运动；加载液压缸按照控制系统设定的速度变化信号输出载荷和运动；调速液压缸、自调节装置和加载液压缸三者在控制系统指令下相互配合运动，模拟钻井过程中变化的负载，各部件自带传感器，采用负载反馈的闭环控制，用于模拟稳定钻进、粘滞、突然打滑过程中负载的突变；负载加载变化范围为0～100kN，输出速度范围为0～10m/s；步骤7，在测试过程中，平行光源发射器始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，其特征在于，结构包括测试平台安装支架，安装支架上从左到右依次水平安装设置加载液压缸、被测装置、夹持手爪和调速液压缸，被测装置右侧末端与夹持手爪通过紧固螺钉固定连接，被测装置通过夹持手爪与调速液压缸的活塞杆进行固定连接，连接后被测装置可以同调速液压缸的活塞杆一起运动，被测装置的左侧端部与加载液压缸的活塞杆右侧端部相吻合接触设置，其中加载液压缸与比例溢流阀连接，调速液压缸与比例调速阀连接，工业控制计算机通过PLC控制器与比例溢流阀和比例调速阀相连接，比例溢流阀控制加载液压缸，比例调速阀控制调速液压缸；夹持手爪上通过连接件固定安装有平行光源发射器和光敏接收器，平行光源发射器和光敏接收器分别位于被测装置的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种钻井用PDC钻头自调节装置工作性能测试平台，其特征在于，结构包括测试平台安装支架，安装支架上从左到右依次水平安装设置加载液压缸、被测装置、夹持手爪和调速液压缸，被测装置右侧末端与夹持手爪通过紧固螺钉固定连接，被测装置通过夹持手爪与调速液压缸的活塞杆进行固定连接，连接后被测装置可以同调速液压缸的活塞杆一起运动，被测装置的左侧端部与加载液压缸的活塞杆右侧端部相吻合接触设置，其中加载液压缸与比例溢流阀连接，调速液压缸与比例调速阀连接，工业控制计算机通过PLC控制器与比例溢流阀和比例调速阀相连接，比例溢流阀控制加载液压缸，比例调速阀控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升，臧贻娟，张玉静，
申请(专利权)人：山东职业学院，
类型：新型
国别省市：山东,37