[发明专利]一种用于专业技术领域的教学模拟演示装置

摘要

本发明涉及一种用于专业技术领域比如定向钻井的教学模拟演示装置，所述模拟演示装置包括井架、钻井驱动装置、钻杆、井下钻具控制装置、透明沙箱、地层参数模拟装置以及计算机控制装置，其中地层参数模拟装置包括地层参数设定装置和信号发射装置，井下钻具控制装置包括井下钻具组件、钻具驱动装置、信号接收装置、传感器装置和钻具驱动控制装置，所述透明沙箱用于方便观察钻具在沙箱中的运动。该装置能够直观地显示定向钻井的具体工况，并能够根据具体的地层情况设定具体的操作参数，从而便于学员具体操作，增强了学员的感性认识，提高了学习效率，压缩了实践教学成本。

主权项

1.一种用于专业技术领域的教学模拟演示装置，所述专业技术领域为定向钻井，其特征在于，所述模拟演示装置包括井架、钻井驱动装置、钻头、钻杆、井下钻具控制装置、透明沙箱、地层参数模拟装置、动力学计算模块以及计算机控制装置；所述计算机控制装置包括通信模块、主动控制模块、自动控制模块和评价模块，所述主动控制模块能够根据预定的地层参数和地层靶向区域位置由人工设定或者由计算机存储的计算程序自动设定具体的控制参数，所述自动控制模块能够利用传感器实时测量钻具的钻进速度和钻井轨迹，然后根据测量得到的数据计算钻具的钻进方向和方位，并与预先设定的钻进方向和方位进行对比，并对钻井轨迹进行修正，所述传感器包括钻具速度传感器和钻具方位传感器；所述井下钻具控制装置包括钻具驱动装置、信号接收装置、传感器装置和钻具驱动控制装置，其中所述钻具驱动装置包括井下钻井马达或涡轮钻具，所述钻具驱动控制装置包括钻头方位控制装置，所述钻头方位控制装置包括液压支出机构和与液压支出机构连接的内嵌有自由转动的钢球的球座，所述钻头方位控制装置包括至少三组液压支出机构和与液压支出机构连接的内嵌有自由转动的钢球的球座，其中每组都在计算机控制装置的控制下在收缩位置和伸展位置之间运动；所述地层参数模拟装置包括地层参数设定装置和信号发射装置，所述地层参数设定装置用于设定地层参数，所述地层参数包括岩石的强度、地层温度、地层压力参数，所述信号发射装置包括位于沙箱中的信号发射器，所述信号发射器用于将设置的地层参数信号发射给的钻具驱动装置上的信号接收装置，并将信号再传递给计算机控制装置；其中所述透明沙箱中的物质为便于观察钻具在沙箱中运动的并模拟地层的任何透明的物质；所述动力学计算模块根据地层参数设定装置给出的参数，计算出钻头和钻杆在该参数下的受力，并根据受力情况模拟钻头和钻杆的实际状态，当受力情况改变时，模拟出该受力情况下的阻力变化和进尺速度、进尺深度变化，以及相应的钻头和钻杆的进给速度和转速同步变化，同时提示操作人员根据岩层的变化调整钻具驱动参数。