一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法，該測(cè)試裝置包括罩殼、巖心管、鉆頭、回轉(zhuǎn)臺(tái)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述罩殼的頂部安裝有上蓋，所述巖心管穿過所述上蓋伸入罩殼內(nèi)，所述罩殼的底部設(shè)置有可沿罩殼轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于容置測(cè)試用巖樣的容置槽，所述巖心管的底部安裝有鉆頭，所述鉆頭伸入容置槽內(nèi)與測(cè)試用巖樣接觸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸連接回轉(zhuǎn)臺(tái)，且所述罩殼的側(cè)面上開設(shè)有出水口，所述出水口處安裝有壓力表和泄水調(diào)壓閥。所述測(cè)試裝置及方法通過測(cè)量巖石有效破碎、無效破碎區(qū)和巖石孔底表面微觀粗糙度，來確定鉆頭鉆進(jìn)破碎巖石的效果。對(duì)金剛石鉆頭破碎巖石效果做出相對(duì)較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
【專利說明】一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉆探【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行金剛石鉆進(jìn)的過程中，金剛石鉆頭的鉆進(jìn)效果是影響鉆探質(zhì)量和鉆進(jìn)效率的一個(gè)重要因素。目前一般采用機(jī)械鉆速、鉆頭進(jìn)尺、每米鉆探成本、破碎單位體積巖石消耗的能量等指標(biāo)來評(píng)價(jià)金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石的效果。但是由于金剛石鉆進(jìn)的地層復(fù)雜多樣，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)單一，不能準(zhǔn)確反映金剛石鉆頭破碎巖石的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法，其能夠?qū)饎偸@頭破碎巖石效果做出相對(duì)較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)試驗(yàn)，具有很高的精確度和可靠性，以解決現(xiàn)有金剛石鉆進(jìn)的作業(yè)中存在的上述問題。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置，其包括罩殼、巖心管、鉆頭、回轉(zhuǎn)臺(tái)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述罩殼的頂部安裝有上蓋，所述巖心管穿過所述上蓋伸入罩殼內(nèi)，所述罩殼的底部設(shè)置有可沿罩殼轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于容置測(cè)試用巖樣的容置槽，所述巖心管的底部安裝有鉆頭，所述鉆頭伸入容置槽內(nèi)與測(cè)試用巖樣接觸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸連接回轉(zhuǎn)臺(tái)，且所述罩殼的側(cè)面上開設(shè)有出水口，所述出水口處安裝有壓力表和泄水調(diào)壓閥。
[0006]特別地，所述上蓋通過密封圈與罩殼密封。
[0007]特別地，所述罩殼為圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0008]特別地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于支架上且其動(dòng)力輸出端連接所述轉(zhuǎn)軸的一端，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承裝配于支架上，另一端連接所述回轉(zhuǎn)臺(tái)的底部。
[0009]一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試方法，其包括以下步驟:
[0010]I)將測(cè)試用巖樣安裝在上述測(cè)試裝置的回轉(zhuǎn)臺(tái)和鉆頭之間，調(diào)試好測(cè)試裝置的運(yùn)行狀態(tài)；
[0011]2)用熒光材料或其他對(duì)比性能好的材料配好沖洗液，通過巖心管把沖洗液泵入鉆頭和測(cè)試用巖樣的接觸部位；
[0012]3)啟動(dòng)測(cè)試裝置，按規(guī)程參數(shù)進(jìn)行巖石破碎過程，模擬孔底的鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)巖石足夠深度后，停止回轉(zhuǎn)，停止泵入沖洗液，將巖樣取下，晾干；
[0013]4)用表面粗糙度測(cè)量裝置測(cè)量巖樣巖石有效、無效破碎帶和環(huán)槽底部表面微觀粗糙度，把測(cè)得的粗糙度記錄下來，經(jīng)過處理繪制相應(yīng)的曲線圖，研究金剛石鉆頭的碎巖效果;
[0014]5)將測(cè)試用巖樣放在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)，這種顯微鏡利用熒光輻射進(jìn)行工作，在熒光作用下，根據(jù)顯微鏡上的網(wǎng)格分布，區(qū)分出光亮區(qū)和黑暗區(qū)來，根據(jù)光亮區(qū)和黑暗區(qū)的分布情況分出巖石有效破碎區(qū)和無效破碎區(qū)，并觀測(cè)巖石表面上裂隙的發(fā)育和分布情況，判斷和分析出鉆頭破碎巖石的效果。
[0015]本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有相比所述金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法通過測(cè)量巖石有效破碎、無效破碎區(qū)和巖石孔底表面微觀粗糙度，來確定鉆頭鉆進(jìn)破碎巖石的效果。按照專門設(shè)計(jì)的程序，可以綜合研究鉆頭破碎巖石效果及其與許多參數(shù)的關(guān)系，保證試驗(yàn)有很高的精確度和可靠性。對(duì)金剛石鉆頭破碎巖石效果做出相對(duì)較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1、罩殼；2、巖心管；3、鉆頭；4、回轉(zhuǎn)臺(tái)；5、密封圈;6、上蓋;7、測(cè)試用巖樣；8、轉(zhuǎn)軸；9、軸承；10、支架；11、出水口 ；12、壓力表；13、泄水調(diào)壓閥。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0020]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]本實(shí)施例中，一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置其包括罩殼1、巖心管2、鉆頭3和回轉(zhuǎn)臺(tái)4，所述罩殼I為圓柱體結(jié)構(gòu)其頂部通過密封圈5密封安裝有上蓋6，所述巖心管2穿過所述上蓋6伸入罩殼I內(nèi)，所述罩殼I的底部設(shè)置有可沿罩殼I轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)4，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)4上設(shè)置有用于容置測(cè)試用巖樣7的容置槽，且所述回轉(zhuǎn)臺(tái)4的底部連接轉(zhuǎn)軸8的一端，所述轉(zhuǎn)軸8通過軸承9安裝于支架10上，且所述轉(zhuǎn)軸8的另一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力輸出軸，所述巖心管2的底部安裝有鉆頭3，所述鉆頭3伸入容置槽內(nèi)與測(cè)試用巖樣7接觸，且所述罩殼I的側(cè)面上開設(shè)有出水口 11，所述出水口 11處安裝有壓力表12和泄水調(diào)壓閥13，用于觀察實(shí)驗(yàn)過程中的壓力，并且控制沖洗液的排量。
[0022]一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試方法，其包括以下步驟:
[0023]I)將鉆頭3安裝在巖心管2上，將測(cè)試用巖樣7安裝在回轉(zhuǎn)臺(tái)4和鉆頭3之間之間，將其他零部件安裝好，調(diào)試好鉆進(jìn)測(cè)試臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)；
[0024]2)用熒光材料配好沖洗液，通過巖心管2把沖洗液泵入鉆頭3和測(cè)試用巖樣7的接觸部位；
[0025]3)啟動(dòng)鉆進(jìn)測(cè)試臺(tái)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸8帶動(dòng)測(cè)試用巖樣7回轉(zhuǎn)，并通過轉(zhuǎn)軸8和巖心管2對(duì)鉆頭3和測(cè)試用巖樣7進(jìn)行加軸向載荷,使鉆頭3和測(cè)試用巖樣7之間承受一定的壓載；
[0026]4)以設(shè)計(jì)的規(guī)程參數(shù)進(jìn)行巖石破碎過程，模擬孔底的鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭3鉆進(jìn)巖石足夠深度后，停止回轉(zhuǎn)，停止泵入沖洗液，將巖樣取下，晾干；
[0027]5)用表面粗糙度測(cè)量裝置測(cè)量巖樣巖石有效、無效破碎帶和環(huán)槽底部表面微觀粗糙度，把測(cè)得的粗糙度記錄下來，經(jīng)過處理繪制相應(yīng)的曲線圖，研究金剛石鉆頭的碎巖效果;
[0028]6)將測(cè)試用巖樣放在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)，這種顯微鏡利用熒光輻射進(jìn)行工作，在熒光作用下，根據(jù)顯微鏡上的網(wǎng)格分布，區(qū)分出光亮區(qū)和黑暗區(qū)來。根據(jù)光亮區(qū)和黑暗區(qū)的分布情況分出巖石有效破碎區(qū)和無效破碎區(qū)，并觀測(cè)巖石表面上裂隙的發(fā)育和分布情況，判斷和分析出鉆頭破碎巖石的效果。
[0029]上述金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置及方法可以綜合研究鉆頭破碎巖石效果及其與許多參數(shù)的關(guān)系，保證試驗(yàn)有很高的精確度和可靠性。
[0030]以上實(shí)施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述實(shí)施例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置，其包括罩殼、巖心管、鉆頭、回轉(zhuǎn)臺(tái)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述罩殼的頂部安裝有上蓋，所述巖心管穿過所述上蓋伸入罩殼內(nèi)，所述罩殼的底部設(shè)置有可沿罩殼轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于容置測(cè)試用巖樣的容置槽，所述巖心管的底部安裝有鉆頭，所述鉆頭伸入容置槽內(nèi)與測(cè)試用巖樣接觸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸連接回轉(zhuǎn)臺(tái)，且所述罩殼的側(cè)面上開設(shè)有出水口，所述出水口處安裝有壓力表和泄水調(diào)壓閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述上蓋通過密封圈與罩殼密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述罩殼為圓柱體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于支架上且其動(dòng)力輸出端連接所述轉(zhuǎn)軸的一端，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承裝配于支架上，另一端連接所述回轉(zhuǎn)臺(tái)的底部。
5.一種金剛石鉆頭破碎巖石效果測(cè)試方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將測(cè)試用巖樣安裝在上述測(cè)試裝置的回轉(zhuǎn)臺(tái)和鉆頭之間，調(diào)試好測(cè)試裝置的運(yùn)行狀態(tài)； 2)用熒光材料配好沖洗液，通過巖心管把沖洗液泵入鉆頭和測(cè)試用巖樣的接觸部位； 3)啟動(dòng)測(cè)試裝置，按規(guī)程參數(shù)進(jìn)行巖石破碎過程，模擬孔底的鉆進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)巖石足夠深度后，停止回轉(zhuǎn)，停止泵入沖洗液，將巖樣取下，晾干； 4)用表面粗糙度測(cè)量裝置測(cè)量巖樣巖石有效、無效破碎帶和環(huán)槽底部表面微觀粗糙度，把測(cè)得的粗糙度記錄下來，經(jīng)過處理繪制相應(yīng)的曲線圖，研究金剛石鉆頭的碎巖效果； 5)將測(cè)試用巖樣放在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)，這種顯微鏡利用熒光輻射進(jìn)行工作，在熒光作用下，根據(jù)顯微鏡上的網(wǎng)格分布，區(qū)分出光亮區(qū)和黑暗區(qū)來，根據(jù)光亮區(qū)和黑暗區(qū)的分布情況分出巖石有效破碎區(qū)和無效破碎區(qū)，并觀測(cè)巖石表面上裂隙的發(fā)育和分布情況，判斷和分析出鉆頭破碎巖石的效果。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103698122SQ201410008326
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】維克托·費(fèi)多羅維奇·契霍特金, 高申友, 蔣國(guó)盛, 劉狄磊, 彭莉 申請(qǐng)人:地質(zhì)礦產(chǎn)部無錫鉆探工具廠