多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)研制

汪興明 吳聚 唐靖然 閆麗麗 王強(qiáng) 陳平

摘要：近年來(lái)，在地面搭建模擬井下真實(shí)工況的鉆井試驗(yàn)系統(tǒng)成為驗(yàn)證和改進(jìn)鉆井領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝和新工具的重要研究手段。為此，介紹了國(guó)內(nèi)某鉆探公司的多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)及其液壓控制系統(tǒng)研制情況，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。該試驗(yàn)平臺(tái)的液壓控制系統(tǒng)整體方案包括俯仰系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、拉壓系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，能驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)在軌道上平穩(wěn)移動(dòng)，能對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)鉆柱的轉(zhuǎn)速及扭矩進(jìn)行手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的拉伸載荷、壓縮載荷以及橫梁起升速度進(jìn)行手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，能手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制模擬鉆井試驗(yàn)平臺(tái)門架在0°、60°、90°（與鉛垂線夾角）工作角度的切換，可實(shí)現(xiàn)鉆桿夾緊、門架橫梁的鎖緊以及平臺(tái)底座在軌道上的鎖定。所得結(jié)論可為鉆井試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的研發(fā)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：鉆井；試驗(yàn)平臺(tái)；液壓控制系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

0 引 言

近年來(lái)，石油與天然氣鉆井技術(shù)發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)了大量的新技術(shù)、新工藝、新工具，在地面搭建模擬井下真實(shí)工況［1］的鉆井試驗(yàn)系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)驗(yàn)證和改進(jìn)鉆井領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝和新工具的重要研究手段。

20世紀(jì)70年代起，國(guó)外科研機(jī)構(gòu)針對(duì)不同的井下工況，研制了能夠高度還原井下環(huán)境的鉆井試驗(yàn)平臺(tái)。美國(guó)TerraTek公司［2］研制了世界上第一臺(tái)全尺寸鉆井模擬試驗(yàn)裝置［3］，該裝置可模擬上覆地層壓力207 MPa、圍壓138 MPa、孔隙壓力27.6 MPa［4］和井筒壓力137.90 MPa［2］。斯倫貝謝公司英國(guó)劍橋研究中心［5］研制了能夠模擬5 000 m井深條件的鉆井模擬試驗(yàn)裝置，額定孔隙壓力和井底液柱壓力均達(dá)到69 MPa，巖石和鉆井液的額定溫度分別達(dá)到200與160 ℃。

國(guó)內(nèi)對(duì)鉆井模擬測(cè)試平臺(tái)的研究起步較晚，早期的試驗(yàn)設(shè)備主要是由成套的獨(dú)立設(shè)備和獨(dú)立的檢測(cè)儀表構(gòu)成，1臺(tái)儀表只能對(duì)應(yīng)測(cè)量1個(gè)信號(hào)，試驗(yàn)過(guò)程需要大量試驗(yàn)人員且無(wú)法保證同步測(cè)試，同時(shí)各種動(dòng)態(tài)變化的關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試結(jié)果只能作為參考。1989年，北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)鉆井模擬試驗(yàn)裝置（型號(hào)ZM-35）［6］，可模擬井下3 500 m的壓力環(huán)境。1993年，原地礦部探礦工藝研究所研制了M150模擬井筒［7］，該模擬井筒設(shè)置有透明井段，最大模擬井底壓力達(dá)2.45 MPa、溫度達(dá)150 ℃。1994年，勝利石油管理局鉆井工藝研究院［8］采用膠囊式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了三向主應(yīng)力不相等的壓力容器，研制了一種深井鉆進(jìn)模擬井筒，該套試驗(yàn)裝置可以模擬6 000 m井深，最高試驗(yàn)溫度達(dá)220 ℃。同年，大慶油田鉆井工藝研究所［9-10］研制了模擬6 000 m井深井下工況的全尺寸鉆井綜合模擬試驗(yàn)裝置，最高模擬井底溫度210 ℃、最高鉆井液溫度160 ℃、上覆巖層壓力138.6 MPa、圍壓96 MPa、孔隙壓力64.2 MPa。近幾年，國(guó)內(nèi)逐漸發(fā)展了鉆井綜合試驗(yàn)臺(tái)架，自動(dòng)化程度相比以前越來(lái)越高。計(jì)算機(jī)已經(jīng)能全面監(jiān)控整個(gè)設(shè)備以及被測(cè)工具的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了真正的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。

目前，有關(guān)鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)的公開報(bào)道多聚焦于介紹平臺(tái)的功能和性能參數(shù)［11-12］。本文以國(guó)內(nèi)某鉆探公司的多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，介紹該平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的研制情況，以期為相關(guān)鉆井試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)研發(fā)提供技術(shù)參考。

1 多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)整體方案

1.1 整體平臺(tái)功能

多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)［13］的功能是模擬不同井斜角井段的高溫高壓環(huán)境，驗(yàn)證新型井下工具、鉆完井工藝技術(shù)的可行性與可靠性。其重點(diǎn)測(cè)試對(duì)象包括井下工具［14］、控壓鉆井技術(shù)［15］及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具［16］等。

多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況如圖1所示。一共設(shè)計(jì)了4個(gè)模擬試驗(yàn)工位，其中：1號(hào)與2號(hào)試驗(yàn)工位為深坑，用于實(shí)現(xiàn)控壓鉆井技術(shù)和井下工具的測(cè)試功能；3號(hào)工位是澆筑的水平水泥墩，用于水平井段導(dǎo)向鉆井工具與工藝的試驗(yàn)；4號(hào)工位是井斜角為60°的傾斜井筒，用于模擬斜井段的井下工況。

鉆井試驗(yàn)平臺(tái)停放在軌道上，通過(guò)移動(dòng)底座完成在4個(gè)模擬工位之間的切換，通過(guò)改變門架傾斜方向（0°、60°、90°）模擬井下復(fù)雜的鉆井工況。

1.2 液壓系統(tǒng)功能

多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)是鉆井試驗(yàn)平臺(tái)的核心，其系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)如圖2所示。該液壓控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能：①驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)在軌道上平穩(wěn)移動(dòng)；②手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)平臺(tái)鉆柱的轉(zhuǎn)速與扭矩；③手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)平臺(tái)的拉伸載荷、壓縮載荷以及橫梁起升速度；④手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制模擬鉆井試驗(yàn)平臺(tái)門架在0°、60°、90°（與鉛垂線夾角）工作角度的切換；⑤控制鉆桿夾緊、門架橫梁的鎖緊以及平臺(tái)底座在軌道上鎖定。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)包括：①試驗(yàn)平臺(tái)在軌道上水平移動(dòng)距離大于20 m；②鉆桿轉(zhuǎn)速范圍為0～400 r/min，轉(zhuǎn)速的控制精度為2 r/min；③鉆具起下鉆速度范圍為0～0.1 m/s，鉆具運(yùn)動(dòng)的控制精度為5? mm/s；④鉆具拉壓力的范圍為0～1 000 kN，拉壓力的控制精度為1 kN。

2 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體設(shè)計(jì)方案

為實(shí)現(xiàn)多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，液壓控制系統(tǒng)分為牽引系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、拉壓系統(tǒng)、俯仰系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和液壓泵站。多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的液壓泵站安裝固定于地面泵站房?jī)?nèi)，液壓控制元件采用液壓閥塊集成安裝在液壓泵站和鉆井門架上，隨試驗(yàn)平臺(tái)底座同步運(yùn)動(dòng)。泵站房與底座上的液壓控制元件之間采用柔性液壓管線連接。

2.2 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)的主要功能是驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)底座在軌道上平穩(wěn)移動(dòng)并使之至目標(biāo)工位，進(jìn)而完成平臺(tái)鎖定，平臺(tái)的移動(dòng)距離要求大于20 m。考慮到長(zhǎng)行程液壓缸成本較高、可靠性低，采取2組短行程液壓缸交替分段抱緊移動(dòng)方案，降低了液壓缸的行程要求。牽引抱緊液壓缸系統(tǒng)三維模型如圖3所示。

試驗(yàn)平臺(tái)底座在移動(dòng)滑塊的中央安裝有2組抱緊塊，抱緊塊通過(guò)液壓缸與試驗(yàn)平臺(tái)連接，通過(guò)2組抱緊塊在軌道上抱緊、松開和液壓缸的伸、縮運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)平臺(tái)底座周期性移動(dòng)。

牽引系統(tǒng)單個(gè)抱緊液壓缸缸徑為90 mm、推力約134 kN（液壓缸壓力為21 MPa時(shí)）。由于液壓缸作用的力臂長(zhǎng)度約為導(dǎo)軌作用點(diǎn)處力臂的1.5倍，單個(gè)抱緊塊對(duì)導(dǎo)軌的抱緊力約為液壓缸推力的1.5倍，試驗(yàn)平臺(tái)底座單邊共2個(gè)液壓缸，產(chǎn)生抱緊力共約400 kN。抱緊液壓缸抱緊滑軌后，另一套牽引液壓缸能夠驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)底座移動(dòng)。

設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)時(shí)考慮了后期設(shè)備增加的情況，預(yù)估試驗(yàn)平臺(tái)總質(zhì)量約達(dá)到100 t，鋼材之間的摩擦因數(shù)取0.3，摩擦載荷約為294 kN，牽引系統(tǒng)的抱緊力大于試驗(yàn)平臺(tái)底座在軌道上滑行的摩擦力，滿足試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)的要求?？紤]液壓站的功率限制，試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)速度應(yīng)低于0.05 m/s。

由于系統(tǒng)中泵站流量相對(duì)較大，牽引油缸直徑小、試驗(yàn)平臺(tái)的移動(dòng)速度慢，在牽引油缸的進(jìn)、出口同時(shí)設(shè)置了節(jié)流閥，用于調(diào)整牽引油缸的伸縮速度。試驗(yàn)平臺(tái)底座移動(dòng)到位后，采用液壓鎖和機(jī)械鎖雙重鎖定方式，保證試驗(yàn)平臺(tái)底座在外力作用下穩(wěn)定。液壓鎖定采用液壓雙向鎖的鎖定方式，機(jī)械鎖鎖定方式是在地基軌道上安裝固定卡。

2.3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是通過(guò)液壓執(zhí)行器對(duì)鉆具施加扭矩，驅(qū)動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)，本文采用鉆具液壓馬達(dá)與動(dòng)力水龍頭一體化設(shè)計(jì)方案。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在鉆機(jī)橫梁上，馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制范圍為0～400 r/min，轉(zhuǎn)速控制精度為2 r/min，最大輸出扭矩為10 kN·m。液壓馬達(dá)與水龍頭一體化設(shè)計(jì)三維模型如圖4所示。

2.4 拉壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

拉壓系統(tǒng)是對(duì)鉆具施加鉆壓、提升或下放鉆具的液壓執(zhí)行器，采用了雙液壓缸同步伸縮的方式，通過(guò)橫梁對(duì)鉆具施加拉壓作用。

根據(jù)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，拉壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)的速度范圍為0.0～0.1 m/s，速度控制精度為5 mm/s，拉壓力控制范圍為0～1 000 kN，拉壓力控制精度為1 kN，拉壓油缸布置方式如圖5所示。

拉壓液壓缸外筒固定在門架橫梁上，活塞桿連接拉壓傳感器，并與門架框架基座連接，活塞桿驅(qū)動(dòng)橫梁完成上下運(yùn)動(dòng)。

2.5 俯仰系統(tǒng)設(shè)計(jì)

門架傾斜狀態(tài)時(shí)試驗(yàn)平臺(tái)如圖6所示。試驗(yàn)平臺(tái)門架俯仰運(yùn)動(dòng)采用油缸加鉸鏈支座的方式，液壓控制系統(tǒng)通過(guò)控制電磁換向閥實(shí)現(xiàn)門架俯仰方向和傾角切換。

當(dāng)試驗(yàn)平臺(tái)門架處于某個(gè)傾斜或者固定角度時(shí)，若需要鎖定在該工作角度，液壓系統(tǒng)可采用機(jī)械和液壓2種方式同時(shí)鎖定，以提高試驗(yàn)平臺(tái)門架在傾斜狀態(tài)的穩(wěn)定性。

考慮到鉆井模擬試驗(yàn)平臺(tái)的安全性以及液壓站的功率限制，液壓缸伸縮速度應(yīng)低于0.05 m/s，進(jìn)油最大壓力應(yīng)為31.5 MPa。多功能鉆井試驗(yàn)平臺(tái)門架質(zhì)量為35 t。當(dāng)門架工作角度處于90°，呈水平狀態(tài)時(shí)，俯仰液壓缸的有效力臂最小，門架重心的有效力臂最大，門架起升要求俯仰液壓缸輸出力最大。

2.6 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)功能包括：鉆井試驗(yàn)平臺(tái)井口鉆桿夾緊、門架橫梁鎖緊，上述功能都通過(guò)液壓缸伸縮實(shí)現(xiàn)。圖7為鉆桿夾緊機(jī)構(gòu)原理圖。

2.7 液壓泵站設(shè)計(jì)

液壓泵站的主要功能是為多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)提供動(dòng)力。為降低系統(tǒng)裝機(jī)容量，液壓泵站采用3泵供油。泵站三維模型如圖8所示。系統(tǒng)壓力可使用遠(yuǎn)程比例閥控制，電機(jī)的啟動(dòng)可根據(jù)需求手動(dòng)或自動(dòng)。

3 液壓控制系統(tǒng)校核計(jì)算

液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)油腔最高壓力為31.5 MPa，回油腔壓力1 MPa，機(jī)械效率為0.92。

為明確液壓系統(tǒng)功耗與輸出特征，分別校核牽引系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、拉壓系統(tǒng)、俯仰系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的極限工作參數(shù)與功耗，結(jié)果如表1所示。從表1可知：系統(tǒng)最大輸出力或載荷均高于系統(tǒng)所需載荷，如拉壓系統(tǒng)最大輸出載荷能力為1 400 kN（實(shí)際僅需1 000 kN），而旋轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速為421.64 r/min（實(shí)際僅需400 r/min）；拉壓系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)功耗較高，最大工作參數(shù)下的功耗分別為304.35、337.68 kW。

盡管系統(tǒng)最高功耗較大，但在常規(guī)工況下工作時(shí)所需的功耗并不突出。表2為4種典型工況下的功耗。由表2可知，鉆井試驗(yàn)平臺(tái)在典型工況下的功耗小于350 kW，實(shí)際功耗取決于試驗(yàn)測(cè)試參數(shù)，通常所需載荷越高，速度越快，系統(tǒng)功耗越大。

4 液壓控制系統(tǒng)管路與測(cè)控軟件

4.1 液壓管路系統(tǒng)

試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了液壓管路接口，連接由泵站房引出液壓管路的高壓出油端和低壓回油端。泵站引出的液壓管路及電氣連線直接連接到門架系統(tǒng)的操作控制臺(tái)，經(jīng)過(guò)操作控制臺(tái)控制閥后，被分配至鉆井試驗(yàn)平臺(tái)執(zhí)行元件上。

試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)安裝了高壓出油管線和低壓回油管線，操作控制臺(tái)與執(zhí)行元件之間采用硬管連接，并使用抗振管夾將硬管固定在平臺(tái)與門架上。針對(duì)門架俯仰、拉伸油缸、水平牽引等活動(dòng)部位無(wú)法采用固定管路的問(wèn)題，此方案中采用軟管連接方式。試驗(yàn)平臺(tái)分支管路連接后的整體管線布局如圖9所示。

4.2 測(cè)控系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的控制量包括：牽引系統(tǒng)平臺(tái)的位置和速度、拉壓系統(tǒng)的拉壓力、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。

針對(duì)牽引系統(tǒng)對(duì)平臺(tái)移動(dòng)位置與速度精確控制問(wèn)題，采用位移傳感器測(cè)量平臺(tái)位移，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)計(jì)算，最終確定平臺(tái)的當(dāng)前絕對(duì)位置。位移傳感器量程0～3 400 mm，輸出信號(hào)范圍為4～20 mA，PLC采樣分辨率為0.123 mm。

針對(duì)拉壓系統(tǒng)的拉壓力精確控制問(wèn)題，采用拉壓力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，經(jīng)過(guò)放大器輸出的信號(hào)范圍為4～20 mA，PLC采樣分辨率為21N。

針對(duì)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速精確控制問(wèn)題，采用量程1 000 r/min的轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行測(cè)量，傳感器輸出信號(hào)為每轉(zhuǎn)60脈沖，脈沖記錄丟失率0.1/%，記錄的最小轉(zhuǎn)數(shù)為1/60 r。

試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的控制精度必須滿足測(cè)量系統(tǒng)最小采樣精度值的3倍。針對(duì)牽引系統(tǒng)，平臺(tái)速度最終控制精度為0.5～1.0 mm/s，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求的控制精度5 mm/s，滿足鉆井試驗(yàn)平臺(tái)的控制要求。

考慮大流量比例閥的響應(yīng)滯后，拉壓系統(tǒng)拉壓力控制精度為采樣精度的10倍，即630 N，滿足設(shè)計(jì)要求精度（1 kN）。

由以上分析可知，選用的傳感器精度滿足對(duì)控制量的控制需求。在此基礎(chǔ)上，研制多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)軟件，人機(jī)交互界面如圖10所示。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2019年，在中國(guó)石油川慶鉆探有限公司鉆采工藝研究院開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作。

5.1 俯仰系統(tǒng)測(cè)試

俯仰系統(tǒng)主要功能是調(diào)節(jié)門架工作角度，實(shí)現(xiàn)0°、60°和90°共3個(gè)不同工作角度的切換。

工作時(shí)，俯仰液壓系統(tǒng)控制門架由90°向0°或由0°向90°運(yùn)動(dòng)，其中60°定位由門架底部60°定位銷孔完成機(jī)械鎖定，0°定位由門架底部0°定位銷孔定位?，F(xiàn)場(chǎng)具體試驗(yàn)情況如圖11所示。

5.2 拉壓系統(tǒng)測(cè)試

拉壓系統(tǒng)主要功能是控制門架橫梁起降，同時(shí)給鉆具施加拉壓載荷。系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)電子手柄控制門架橫梁起升或下放，也可以通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)軟件自動(dòng)控制?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)操作和遠(yuǎn)程控制拉伸載荷、壓縮載荷以及橫梁起升速度。拉壓系統(tǒng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)如圖12所示。

5.3 牽引系統(tǒng)測(cè)試

水平牽引系統(tǒng)主要功能是移動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)到不同的工位。系統(tǒng)工作時(shí)，首先，抱緊液壓缸執(zhí)行軌道鎖緊動(dòng)作；然后，通過(guò)控制牽引液壓缸執(zhí)行平臺(tái)的拉動(dòng)或推動(dòng)動(dòng)作，當(dāng)牽引液壓缸完成動(dòng)作后，松開抱緊液壓缸，通過(guò)牽引液壓缸恢復(fù)牽引行程；最后，重復(fù)執(zhí)行上述動(dòng)作即可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的移動(dòng)。

6 結(jié) 論

（1）設(shè)計(jì)了一套多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)整體方案。該方案包括俯仰系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、拉壓系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，采用3泵并聯(lián)集中供液的方式。全面論證了子系統(tǒng)的合理性，通過(guò)計(jì)算分析了系統(tǒng)工作載荷、動(dòng)作速度、功耗等核心技術(shù)指標(biāo)。

（2）通過(guò)管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及操作臺(tái)的研制、安裝和聯(lián)合調(diào)試，驗(yàn)證了液控系統(tǒng)牽引、拉壓和俯仰等功能，滿足多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

（3）多功能鉆井綜合試驗(yàn)平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)能完成以下控制功能：驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)在軌道上平穩(wěn)移動(dòng)；對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)鉆柱的轉(zhuǎn)速及扭矩進(jìn)行手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制；對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的拉伸載荷、壓縮載荷及橫梁起升速度進(jìn)行手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制；對(duì)模擬鉆井試驗(yàn)平臺(tái)門架在0°、60°、90°（與鉛垂線夾角）工作角度時(shí)的切換等進(jìn)行手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制；能實(shí)現(xiàn)鉆桿夾緊、門架橫梁鎖緊以及平臺(tái)底座在軌道上鎖定。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉清友，汪興明，徐濤．考慮瞬態(tài)溫度場(chǎng)的水平井水力沖砂臨界排量［J］．西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49（6）：1123-1129．

LIU Q Y，WANG X M，XU T.Critical discharge flow of sand cleaning fluid considering transient temperature effect of horizontal well［J］.Journal of Southwest Jiaotong University，2014，49（6）： 1123-1129.

［2］西德尼·格林．全尺寸深井鉆井模擬裝置對(duì)鉆井技術(shù)發(fā)展的影響［J］．石油鉆探技術(shù)，2011，39（3）：1-5．

GREEN S.Full-scale deep well drilling simulation［J］.Petroleum Drilling Techniques，2011，39（3）： 1-5.

［3］楊立芹．全尺寸鉆井井底壓力模擬裝置的研究［D］．杭州：浙江大學(xué)，2002．

YANG L Q.Research on bottomhole pressure for full-scale drilling simulator［D］.Hangzhou： Zhejiang University，2002.

［4］焦洪柱．鉆井井底壓力環(huán)境試驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)的研制［D］．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007．

JIAO H Z.The control system development of test unit in downhole drilling pressure environment［D］.Harbin： Harbin Institute of Technology，2007.

［5］COOPER G A，PELTIER B.Advanced techniques for laboratory full-scale drilling tests［C］∥IADC/SPE Drilling Conference.Dallas，Texas： IADC/SPE，1986： SPE 14783-MS.

［6］周惠恕，廖衍智，李少池，等．ZM-35型鉆井模擬試驗(yàn)裝置的研制［Z］．北京：中國(guó)石油天然氣總公司石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院，2000．

ZHOU H S，LIAO Y Z，LI S C，et al.Development of ZM-35 drilling simulation test device［Z］.Beijing： Research Institute of Petroleum Exploration and Development of China National Petroleum Corporation，2000.

［7］周策，王宣篤．M150模擬井筒介紹［J］．探礦工程，1993（3）：16．

ZHOU C，WANG X D.Introduction of M150 wellbore simulator［J］.Exploration Engineering，1993（3）： 16.

［8］陳直中，李洪乾，袁鮮花．深井鉆進(jìn)模擬井筒研究［J］．探礦工程（巖土鉆掘工程），1994（5）：52-53，56．

CHEN Z Z，LI H Q，YUAN X H.Study on simulated wellbore for deep drilling［J］.Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling），1994（5）： 52-53，56.

［9］王述德，張愛林．鉆井全尺寸綜合模擬試驗(yàn)裝置的原理及井架部分結(jié)構(gòu)分析［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，18（2）：53-59．

WANG S D，ZHANG A L.The principle of a full-scale integrated analogue drilling test device and the structural analysis of the mast［J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，1994，18（2）： 53-59.

［10］周英操．鉆井模擬試驗(yàn)裝置的研究［D］．北京：中國(guó)石油大學(xué)（北京），2000．

ZHOU Y C.Research on drilling simulation test device［D］.Beijing： China University of Petroleum （Beijing），2000.

［11］HUANG M X，WANG Y，LIU B L，et al.Development of downhole motor drilling test platform［J］.Procedia Engineering，2014，73： 71-77.

［12］王宴濱，高德利，房軍．全尺寸隔水管在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)特性試驗(yàn)研究［J］．實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2014，29（5）：620-626．

WANG Y B，GAO D L，F(xiàn)ANG J.Experimental study of mechanical properties of full size marine riser in complex stress state［J］.Journal of Experimental Mechanics，2014，29（5）： 620-626.

［13］田家林，楊志，付傳紅，等．多功能鉆井綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)鉆機(jī)載荷平衡新方法［J］．機(jī)械強(qiáng)度，2015，37（4）：657-663．

TIAN J L，YANG Z，F(xiàn)U C H，et al.New balance method of drilling rig load of multifunctional drilling comprehensive experiment platform［J］.Journal of Mechanical Strength，2015，37（4）： 657-663.

［14］汪興明．水平井扭矩離合鉆井工具研制及減阻性能評(píng)價(jià)［D］．成都：西南石油大學(xué)，2017．

WANG X M.Development of torque clutch drilling tool and evaluation of drag reduction performance［D］.Chengdu： Southwest Petroleum University，2017.

［15］王江帥，李軍，任美鵬，等．控壓鉆井條件下漏層位置判別新方法［J］．石油機(jī)械，2020，48（9）：15-19．

WANG J S，LI J，REN M P，et al.A new method for identifying the location of loss zones under managed pressure drilling［J］.China Petroleum Machinery，2020，48（9）： 15-19.

［16］耿艷峰，宋志勇，王偉亮，等．動(dòng)態(tài)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具面角的動(dòng)態(tài)測(cè)量［J］．中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，28（3）：323-329．

GENG Y F，SONG Z Y，WANG W L，et al.Dynamic toolface measurement for dynamic point-the-bit rotary steerable drilling tool［J］.Journal of Chinese Inertial Technology，2020，28（3）： 323-329.