[实用新型]一种圆柱形工件测力装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及圆柱形工件测力装置，特别适用于旋转导向工具的推靠力测量。

背景技术

随着钻井向大位移井、水平井、分支井等方向发展，所钻遇的地层（如高陡构造大倾角地层）构造越来越复杂，这些地层的“防斜打快”问题是钻井工程技术中的重点和难点。目前，国内防斜打直技术归纳起来主要有刚性满眼钻具组合防斜技术、钟摆力纠斜技术、离心力防斜、纠斜技术、利用钻具弯曲防斜、纠斜技术、“动力钻具＋MWD”复合钻井防斜、纠斜技术等。由于“动力钻具＋MWD”复合钻井防斜、纠斜技术纠斜能力强，可广泛应用于各级别存在倾斜趋势地层的防斜、纠斜，其中自动化钻井系统的防斜、纠斜效果更好，在国外，相关成熟产品已经得到广泛应用，如旋转导向系统、自动垂直钻井系统等。

旋转导向系统RSS分为推靠式和指向式两种，推靠式旋转导向系统RSS目前应用较为广泛，其工作原理是利用钻柱内外压差驱动活塞推靠井壁从而在钻头处产生侧向力，推靠井壁力的方向根据井眼轨迹由控制部分实时调整，通过调节活塞拍打井壁的次数就相当于实现调节作用力的大小。但是在设备运行过程中，由于旋转导向系统不停旋转，使得其造斜机构的推靠位置不停变化，给其造斜力大小的检测及信号采集带来一定的难度，从而导致推靠式旋转导向工具的推靠力难以准确测量，引起钻头处圆柱向力难以精确计算，严重时会导致旋转导向工具的“防斜打快”功能失效，导致井眼的报废，给钻井公司造成巨大的经济和社会效益损失。因此，开发设计一种可以测量圆柱形工件圆柱面上周期性作用力的测力装置具有较大应用价值，特别是设计出针对石油钻井行业中的推靠式旋转导向系统RSS的活塞推靠井壁的作用力的测量装置具有重要意义。

目前还没有相关的装置出现，然而对于石油钻井行业井下旋转导向工具的地面流体试验来讲，又迫切需要这种可以测量圆柱形工件圆柱面上周期性作用力的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种可以实现对圆柱形工件圆柱面上周期性作用力的测量，并且可以对石油工业应用的推靠式旋转导向工具推靠井壁侧向力进行精确测量的圆柱形工件测力装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种圆柱形工件测力装置，主要由测力装置本体15和设置在测力装置本体15上的测力机构1、锁紧机构2组成。所述测力装置本体15为内表面光滑、外表面均分六个平面的外六方体，每个平面上沿轴心开设通孔；测力机构1和锁紧机构2各为三个，并交替设置在测力装置本体15外的六个平面上。所述测力机构1包括内设T型腔的壳体12，壳体12内自下而上依次设置测试头9、下压盖8、弹簧7、上压盖6、顶紧螺杆16、压力传感器5和压盖4，其中，测试头9下段与壳体12凸头内腔滑动密封配合，测试头9上段与下压盖8、弹簧7、上压盖6穿插配合，压盖4与壳体12开口端封盖配合，顶紧螺杆16下段螺纹与压力传感器5旋转配合，顶紧螺杆16上段设有环形凸沿，与压盖4下面的环形凹槽旋转配合，顶紧螺杆16通过小压盖17与压盖4连接将其轴向限定，顶紧螺杆16上端穿过压盖4与调整手柄3连接。所述锁紧机构2包括内设T型腔的壳体12，壳体12内设置顶紧压头19和顶紧螺杆16和压盖4，其中，顶紧压头19下段与壳体12凸头内腔滑动密封配合，压盖4与壳体12开口端封盖配合，顶紧螺杆16下段螺纹与顶紧压头19扩径段内螺纹旋转配合，顶紧螺杆16上段设有环形凸沿，与压盖4下面的环形凹槽旋转配合，顶紧螺杆16通过小压盖17与压盖4连接将其轴向限定，顶紧螺杆16上端穿过压盖4与调整手柄3连接；测力机构1和锁紧机构2均通过其壳体12下端凸头与测力装置本体15上的通孔插接配合，并由壳体12周边的螺栓14、螺孔与测力装置本体15固定。

上述方案还包括：

测力机构1和锁紧机构2的壳体12内壁轴向开设滑槽，在测力机构1上压盖6和锁紧机构2的顶紧压头19上分别设有导轨18，导轨18与滑槽构成轴向滑动配合。

在测力机构1测试头9、下压盖8之间设有两片碟簧10，两片碟簧10同轴心放置。

测力机构1的上压盖6、弹簧7、下压盖8、碟簧10通过测试头9上端螺母配合固定在测试头上。

在测力机构1和锁紧机构2的壳体12底部凸头的内外壁分别设置密封圈20。