本实用新型涉及定向钻井教具技术领域，尤其涉及一种定向钻井摆工具面演示装置。
背景技术：
定向钻井技术是现代钻井技术的重要组成部分。目前，定向钻井工作量已经远远超过直井，强化定向钻井教学是十分有必要的。定向钻井时需要把造斜工具的工具面摆在预定工具面角的位置上，这个操作称为“摆工具面”。摆工具面操作涉及钻井设备(转盘)、钻井工具(方钻杆、造斜工具)，还涉及设计方位角、正常钻进工具面角(重力工具面角或磁工具面角)、实测工具面角及动力钻具反扭角等。
即使是采用带有随钻测量功能的导向钻井系统，摆工具面操作过程也比较复杂，不容易理解和掌握。若采用传统的井底定向方法，摆工具面过程就更复杂了。目前尚无适合课堂教学使用的摆工具面操作演示仪，不仅增加了教师的授课难度，也影响了学生的学习效果。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型一种结构简单、便于安装，并能在课堂上方便直观地为学生进行操作的定向钻井摆工具面演示装置。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种定向钻井摆工具面演示装置，包括转盘、方钻杆和位置演示标记，所述转盘包括圆环状的转盘外缘、中部设置的方补心，所述转盘外缘的圆环面上均匀的设置若干条刻度线，转盘外缘的底面上粘贴第一磁板，所述方补心可旋转的嵌套于转盘外缘的内环中，方补心的底面上粘贴第二磁板，且第一磁板与第二磁板的极性相反；方补心的中心处设置嵌套方钻杆的方形孔，方钻杆为正四棱柱，方钻杆的底面上粘贴第三磁板，第三磁板与第一磁板极性相同，与第二磁板极性相反；转盘外缘上设置四个转盘刻度基准，方补心上沿方钻杆的四个棱角方向设置四个方钻杆基准，位置演示标记包括转盘刻度基准位置标记、方钻杆位置标记和工具面位置标记。
本实用新型的技术方案还包括，方钻杆位置标记包括初始方钻杆位置标记和终了方钻杆位置标记，工具面位置标记包括初始工具面位置标记、钻进工具面位置标记和终了工具面位置标记，初始方钻杆位置标记、终了方钻杆位置标记、初始工具面位置标记、钻进工具面位置标记和终了工具面位置标记的底面上均粘贴磁板，可以保证位置标记能沿转盘旋转并吸附在黑板上。
本实用新型的技术方案还包括，所述转盘刻度基准、方钻杆基准选用不同尺寸的磁钮扣标记。
本实用新型的技术方案还包括，所述转盘外缘的圆环面上每15度上设置一条刻度线，刻度线的数量为24个。
本实用新型的技术方案还包括，所述转盘外缘选用外径40cm，内径20cm的圆环状塑料板。
本实用新型的技术方案还包括，所述方补心选用半径20cm的圆形塑料板。
本实用新型的技术方案还包括，所述方形孔的边长10cm，方钻杆的边长10cm、高度3-5cm。
本实用新型的有益效果是，本实用新型采用磁片叠合设计方案，可以整体吸附在内置薄钢板的黑板上，能够直观显示和标记出实测工具面角(重力工具面角或磁工具面角)、正常钻进工具面角、动力钻具反扭角，并根据假定条件灵活的调整工具面位置，将比较复杂、抽象的定向钻井摆工具面操作过程变得简单化、形象化，不仅降低了教师的授课难度，也提升了学生对定向钻井的学习兴趣和课堂教学效果；另外，该本实用新型结构简单，便于加工、携带及安装。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型演示示意图；
图3为正常钻进时的工具面位置变化示意图。
其中，1.转盘外缘；2.方补心；3.方钻杆；4.转盘刻度基准；5.方钻杆基准；6.转盘刻度基准位置标记；7.初始方钻杆位置标记；8.终了方钻杆位置标记；9.初始工具面位置标记；10.终了工具面位置标记；11.钻进工具面位置标记。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种定向钻井摆工具面演示装置，包括转盘、方钻杆3和位置演示标记，转盘包括圆环状的转盘外缘1、中部设置的方补心2，转盘外缘1的圆环面上均匀的设置若干条刻度线，转盘外缘1的底面上粘贴第一磁板，方补心2可旋转的嵌套于转盘外缘1的内环中，方补心2的底面上粘贴第二磁板，且第一磁板与第二磁板的极性相反；方补心2的中心处设置嵌套方钻杆3的方形孔，方钻杆3为正四棱柱，方钻杆3的底面上粘贴第三磁板，第三磁板与第一磁板极性相同，与第二磁板极性相反；转盘外缘1上设置四个转盘刻度基准4，方补心2上沿方钻杆3的四个棱角方向设置四个方钻杆基准5，位置演示标记包括转盘刻度基准位置标记6、方钻杆位置标记和工具面位置标记。
特别的，方钻杆位置标记包括初始方钻杆位置标记7和终了方钻杆位置标记8，工具面位置标记包括初始工具面位置标记9、钻进工具面位置标记11和终了工具面位置标记10，初始方钻杆位置标记7、终了方钻杆位置标记8、初始工具面位置标记9、钻进工具面位置标记11和终了工具面位置标记10的底面上均粘贴磁板，可以保证位置标记能沿转盘旋转并吸附在黑板上。
特别的，转盘刻度基准4、方钻杆基准5选用不同尺寸的磁钮扣标记。
特别的，转盘外缘1的圆环面上每15度上设置一条刻度线，刻度线的数量为24个。
特别的，转盘外缘1选用外径40cm，内径20cm的圆环状塑料板。
特别的，方补心2选用半径20cm的圆形塑料板。
特别的，方形孔的边长10cm，方钻杆3的边长10cm、高度4cm。
方钻杆基准5和转盘刻度基准4作为两个参照点，在钻井现场，转盘外缘1上通常有4个对称布置的转盘固定螺栓，用于将整个转盘固定到钻台上；方补心2上有4个沿转盘中心方形孔对角线布置的补心紧固螺栓，也就是说方钻杆3的4个棱角各自对应一个紧固螺栓；为了便于转到钻具摆工具面，通常在转盘外缘1上靠近井架内侧的那个转盘固定螺栓上拴一根细棕绳作为转盘刻度基准4参照点，在方补心2的补心紧固螺栓上也拴一根细棕绳作为方钻杆基准5参照点；对于该实用新型，使用两种尺寸的磁纽扣代替转盘固定螺栓和补心固定螺栓，且被选作基准位置的两个螺栓用不同颜色的磁纽扣来标记；其中，使用的黑板内置有薄钢板，可以与本实用新型装置吸附。
在钻井现场，当井斜角小于5°时采用磁工具面角摆工具面，俗称为“定向造斜”；当井斜角大于5°时采用重力工具面角摆工具面，俗称为“扭方位”。定向造斜时，钻进工具面位置应等于设计方位角；扭方位时，钻进工具面位置应等于设计工具面角。本实用新型中，模拟演示摆工具面时，需要先假定加钻压正常钻进工具面角、动力钻具反扭角和摆工具面之前的初始工具面角(实测工具面角)，然后计算出终了工具面角与初始工具面角之差，并将方钻杆基准5顺时针旋转过这个角差即可。如图2所示，将本实用新型装置整体吸附在黑板上，首先在转盘外缘1上做转盘刻度基准位置标记6、初始方钻杆位置标记7，并记下方钻杆基准5位置相对于转盘刻度基准4顺时针旋转的角度ωko；其次假定加钻压正常钻进工具面角为ω1，动力钻具反扭角为摆工具面之前初始工具面角(实测工具面角)为ωo，摆工具面之后终了工具面角为ωs。尽管在地面上无法获知工具面基准位置(磁北方向线，或高边方向线)和标记工具面位置，但是这些工具面的相互位置关系是确定的。依据定向钻井知识，可以计算出摆工具面结束时终了工具面角终了工具面角与初始工具面角之差显然，该情况下只要将方钻杆3和方补心2顺时针旋转一个角度Δωk，或者令将方钻杆基准5顺时针旋转至转盘刻度ωk处，就能够确保初始工具面位置标记9顺时针旋转一个角度Δωk，正好停在终了工具面位置标记10上，摆工具面演示操作就完成了。如图3所示，演示加钻压正常钻进时工具面位置的变化规律。在钻井现场，摆工具面结束后要用螺栓锁紧转盘，加钻压钻进时动力钻具的反扭矩会使已经摆好的工具面逆时针转动一个角度，这个角度就是动力钻具反扭角为模拟演示加钻压正常钻进时，应保持方钻杆3和方补心2不动(不再旋转)，将终了工具面位置标记10逆时针旋转一个反扭角该位置就是加钻压钻进工具面位置。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。