專利名稱：一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉及鉆探技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，特別是涉及一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆頭切削冰或冰巖夾層時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致鉆頭切削具周圍的溫度上升。當(dāng)溫度升幅較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致冰屑融化或處于熔融狀態(tài)，冰屑的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變而易粘附在鉆頭切削具或鉆具其它位置，影響機(jī)械鉆速，同時(shí)融化產(chǎn)生的水容易在鉆具局部位置再次凍結(jié)成冰，致使鉆井液循環(huán)不暢，甚至發(fā)生卡鉆事故。切削產(chǎn)生的熱量傳遞給冰芯還會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，使冰芯上的裂紋擴(kuò)張甚至斷裂，嚴(yán)重影響冰芯質(zhì)量。尤其在暖冰層鉆進(jìn)時(shí)，切削熱的影響更為明顯。鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液流量等鉆進(jìn)參數(shù)和切削具類型對(duì)切削熱有著重要的影響，優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)組合、優(yōu)選鉆頭類型是冰層取芯鉆進(jìn)安全和獲得高質(zhì)量冰芯的重要保證，但目前尚沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決在冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓、轉(zhuǎn)速和鉆井液流量等參數(shù)對(duì)切削熱的影響無(wú)法準(zhǔn)確獲得的問(wèn)題而提供的一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型所述的冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置是由熱電偶、無(wú)線發(fā)射器、扭矩傳感器、兩個(gè)壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表、拉繩位移傳感器和電腦組件組成，其中熱電偶安設(shè)在鉆頭下端切削具的圓孔內(nèi)，熱電偶與無(wú)線發(fā)射器之間由連接導(dǎo)線連接，無(wú)線發(fā)射器固定在鉆桿上，無(wú)線發(fā)射器與鉆桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)，熱電偶與無(wú)線發(fā)射器的連接導(dǎo)線設(shè)在鉆頭和冰芯管上開(kāi)設(shè)的溝槽內(nèi)，扭矩傳感器轉(zhuǎn)子的兩端分別與冰芯管和鉆桿連接，扭矩傳感器的定子通過(guò)支撐架及滑塊與固定在鉆機(jī)上的導(dǎo)向架相連，扭矩傳感器的定子能夠隨鉆桿進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)壓力傳感器分別安裝在鉆機(jī)給進(jìn)油缸的上下腔，流量計(jì)、壓力表安設(shè)在泥漿泵出口的管路上，拉繩位移傳感器兩端分別固定在鉆機(jī)卡盤和殼體上，電腦組件上設(shè)有無(wú)線接收裝置，能夠接收無(wú)線發(fā)射器傳送的信號(hào)，扭矩傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表和拉繩位移傳感器分別通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與電腦組件連接。鉆頭和冰芯管上開(kāi)設(shè)有連接導(dǎo)線布設(shè)溝槽。將熱電偶的探頭安裝在鉆頭下端切削具所開(kāi)設(shè)的圓孔內(nèi)，用導(dǎo)熱硅質(zhì)填充并用玻璃膠將其密封。本實(shí)用新型所述的冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)測(cè)量方法如下所述:第一步:將熱電偶的探頭安裝在鉆頭下端切削具開(kāi)設(shè)的圓孔內(nèi)，用導(dǎo)熱硅質(zhì)填充并用玻璃膠將其密封，熱電偶與無(wú)線發(fā)射器的連接導(dǎo)線沿鉆頭和冰芯管外表面上的溝槽與無(wú)線發(fā)射 器相連，無(wú)線發(fā)射器及其電池固定在鉆桿上，隨鉆桿一起回轉(zhuǎn)，無(wú)線發(fā)射器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳輸至電腦組件上的無(wú)線接收裝置，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸至電腦并由組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；第二步:將扭矩傳感器安裝在冰芯管與主動(dòng)鉆桿之間，用于檢測(cè)鉆頭轉(zhuǎn)速和扭矩；第三步:將兩個(gè)壓力傳感器分別安裝在鉆機(jī)給進(jìn)油缸的上下腔，通過(guò)壓差獲得鉆壓；第四步:將流量計(jì)和壓力表安裝在泥漿泵出口的管路上，用于檢測(cè)鉆井液流量和栗壓;第五步:將拉繩位移傳感器安裝在鉆機(jī)的卡盤和殼體之間，用于檢測(cè)鉆進(jìn)進(jìn)尺，并獲得平均機(jī)械鉆速；第六步:將扭矩傳感器、兩個(gè)壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表和拉繩位移傳感器通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與電腦組件連接，將檢測(cè)的所有信號(hào)經(jīng)電腦組件相應(yīng)模塊轉(zhuǎn)換、放大后由組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，鉆壓、轉(zhuǎn)速、流量、平均機(jī)械鉆速參數(shù)可通過(guò)鉆機(jī)和泥漿泵進(jìn)行調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的有益效果:填補(bǔ)了冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱研究方面的空白，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)鉆壓、轉(zhuǎn)速、扭矩、平均機(jī)械鉆速、鉆進(jìn)進(jìn)尺、切削溫度、鉆井液流量和泵壓等參數(shù)，并能夠精確控制鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液流量及平均機(jī)械鉆速 等參數(shù)，有利于研究各參數(shù)之間的相互關(guān)系，為優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)組合和鉆頭結(jié)構(gòu)類型提供依據(jù)。

圖1為本實(shí)用新型所述的實(shí)驗(yàn)裝置整體布置示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述實(shí)驗(yàn)裝置中的熱電偶和無(wú)線發(fā)射器布置示意圖。圖3為熱電偶安裝位置示意圖。圖4為切削具中圓孔布設(shè)示意圖。1、熱電偶 2、無(wú)線發(fā)射器 3、扭矩傳感器 4、壓力傳感器5、流量計(jì) 6、壓力表 7、拉繩位移傳感器 8、電腦組件9、鉆頭 10、切削具 11、圓孔 12、連接導(dǎo)線 13、冰芯管14、溝槽 15、鉆桿 16、支撐架 17、滑塊 18、鉆機(jī)19、導(dǎo)向架 20、泥漿泵。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示:本實(shí)用新型所述的冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置是由熱電偶1、無(wú)線發(fā)射器2、扭矩傳感器3、兩個(gè)壓力傳感器4、流量計(jì)5、壓力表6、拉繩位移傳感器7和電腦組件8組成，其中熱電偶I安設(shè)在鉆頭9下端切削具10的圓孔11內(nèi)，熱電偶I與無(wú)線發(fā)射器2之間由連接導(dǎo)線12連接，無(wú)線發(fā)射器2固定在鉆桿15上，無(wú)線發(fā)射器2與鉆桿15 —同轉(zhuǎn)動(dòng)，熱電偶I與無(wú)線發(fā)射器2的連接導(dǎo)線12設(shè)在鉆頭9和冰芯管13上開(kāi)設(shè)的溝槽14內(nèi)，扭矩傳感器3轉(zhuǎn)子的兩端分別與冰芯管13和鉆桿15連接，扭矩傳感器3的定子通過(guò)支撐架16及滑塊17與固定在鉆機(jī)18上的導(dǎo)向架19相連，扭矩傳感器3的定子能夠隨鉆桿15進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)壓力傳感器4分別安裝在鉆機(jī)18給進(jìn)油缸的上下腔，流量計(jì)5、壓力表6安設(shè)在泥漿泵20出口的管路上，拉繩位移傳感器7兩端分別固定在鉆機(jī)18的卡盤和殼體上，電腦組件8上設(shè)有無(wú)線接收裝置，能夠接收無(wú)線發(fā)射器2傳送的信號(hào)，扭矩傳感器
3、壓力傳感器4、流量計(jì)5、壓力表6和拉繩位移傳感器7分別通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與電腦組件8連接。鉆頭9和冰芯管13上開(kāi)設(shè)有連接導(dǎo)線12的布設(shè)溝槽14。將熱電偶I的探頭安裝在鉆頭9下端切削具10所開(kāi)設(shè)的圓孔11內(nèi)，用導(dǎo)熱硅質(zhì)填充并用玻璃膠將其密封。本實(shí)用新型所述的冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)測(cè)量方法如下所述:第一步:將熱電偶I的探頭安裝在鉆頭9下端切削具10開(kāi)設(shè)的圓孔11內(nèi)，用導(dǎo)熱硅質(zhì)填充并用玻璃膠將其密封，熱電偶I與無(wú)線發(fā)射器2的連接導(dǎo)線12沿鉆頭9和冰芯管13外表面上的溝槽14與無(wú)線發(fā)射器2相連，無(wú)線發(fā)射器2及其電池固定在鉆桿15上，隨鉆桿15 —起回轉(zhuǎn)，無(wú)線發(fā)射器2將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳輸至電腦組件8上的無(wú)線接收裝置，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸至電腦并由組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；第二步:將扭矩傳感器3安裝在冰芯管13與主動(dòng)鉆桿15之間，用于檢測(cè)鉆頭9的轉(zhuǎn)速和扭矩；第三步:將兩個(gè)壓力傳感器4分別安裝在鉆機(jī)18給進(jìn)油缸的上下腔，通過(guò)壓差獲得鉆壓；第四步:將流量計(jì)5和壓力表6安裝在泥漿泵20出口的管路上，用于檢測(cè)鉆井液流量和泵壓； 第五步:將拉繩位移傳感器7安裝在鉆機(jī)18的卡盤和殼體之間，用于檢測(cè)鉆進(jìn)進(jìn)尺，并獲得平均機(jī)械鉆速；第六步:將扭矩傳感器3、兩個(gè)壓力傳感器4、流量計(jì)5、壓力表6和拉繩位移傳感器7通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與電腦組件8連接，將檢測(cè)的所有信號(hào)經(jīng)電腦組件8相應(yīng)模塊轉(zhuǎn)換、放大后由組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，鉆壓、轉(zhuǎn)速、流量、平均機(jī)械鉆速參數(shù)可通過(guò)鉆機(jī)18和泥漿泵20進(jìn)行調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:是由熱電偶、無(wú)線發(fā)射器、扭矩傳感器、兩個(gè)壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表、拉繩位移傳感器和電腦組件組成，其中熱電偶安設(shè)在鉆頭下端切削具的圓孔內(nèi)，熱電偶與無(wú)線發(fā)射器之間由連接導(dǎo)線連接，無(wú)線發(fā)射器固定在鉆桿上，無(wú)線發(fā)射器與鉆桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩傳感器轉(zhuǎn)子的兩端分別與冰芯管和鉆桿連接，扭矩傳感器的定子通過(guò)支撐架及滑塊與固定在鉆機(jī)上的導(dǎo)向架相連，扭矩傳感器的定子能夠隨鉆桿進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)壓力傳感器分別安裝在鉆機(jī)給進(jìn)油缸的上下腔，流量計(jì)、壓力表安設(shè)在泥漿泵出口的管路上，拉繩位移傳感器兩端分別固定在鉆機(jī)卡盤和殼體上，電腦組件上設(shè)有無(wú)線接收裝置，能夠接收無(wú)線發(fā)射器傳送的信號(hào)，扭矩傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表和拉繩位移傳感器分別通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與電腦組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的鉆頭和冰芯管上開(kāi)設(shè)有連接導(dǎo)線布設(shè)溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的熱電偶與無(wú)線發(fā)射器的連接導(dǎo)線設(shè)在鉆頭和冰芯管上開(kāi)設(shè)的溝槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的熱電偶的探頭安裝在鉆頭下端切削具所開(kāi)設(shè)的圓孔內(nèi)，用導(dǎo)熱硅質(zhì)填充并用玻璃膠將其 密封。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱及鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置是由熱電偶、無(wú)線發(fā)射器、扭矩傳感器、兩個(gè)壓力傳感器、流量計(jì)、壓力表、拉繩位移傳感器和電腦組件組成，測(cè)量方法第一步將無(wú)線發(fā)射器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳輸至電腦組件上的無(wú)線接收裝置，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸至電腦并由組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；第二步檢測(cè)鉆頭轉(zhuǎn)速和扭矩；第三步通過(guò)壓差獲得鉆壓；第四步檢測(cè)鉆井液流量和泵壓；第五步獲得平均機(jī)械鉆速；第六步鉆壓、轉(zhuǎn)速、流量、平均機(jī)械鉆速參數(shù)可通過(guò)鉆機(jī)和泥漿泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，有益效果填補(bǔ)了冰層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)切削熱研究方面的空白，為優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)組合和鉆頭結(jié)構(gòu)類型提供依據(jù)。
文檔編號(hào)E21B21/08GK203114276SQ20132012950
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者曹品魯, 劉春朋, 鄭治川, 達(dá)拉拉伊, 宮文斌, 白楊, 張野, 譙延杰, 胡正毅, 楊成 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)