孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及鉆進(jìn)領(lǐng)域，尤其涉及一種孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，井下動(dòng)力鉆具是地球深部探測(cè)、超深井鉆探不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，目前，已經(jīng)在石油鉆井和地質(zhì)超深井鉆探領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。井下動(dòng)力鉆具微鉆實(shí)驗(yàn)臺(tái)是開(kāi)展動(dòng)力鉆具前期性能測(cè)試，動(dòng)力鉆具原理研究，以及動(dòng)力鉆具與鉆頭匹配的鉆探工藝的關(guān)鍵設(shè)備。目前，對(duì)于動(dòng)力鉆具的測(cè)試大多屬于原尺寸試驗(yàn)，通常測(cè)試周期長(zhǎng)、測(cè)試成本高、測(cè)試精度低、測(cè)試數(shù)據(jù)少，因此，無(wú)法適應(yīng)目前短周期內(nèi)動(dòng)力鉆具的開(kāi)發(fā)、性能提升以及產(chǎn)品更新迭代的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供在于提供一種能在巖樣上進(jìn)行動(dòng)力鉆具測(cè)試的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括框架、動(dòng)力鉆具、動(dòng)力頭、巖石固定裝置、泥漿池和泥漿栗，所述動(dòng)力頭設(shè)置在框架上方與動(dòng)力鉆具連接，驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)，所述巖石固定裝置設(shè)置在動(dòng)力鉆具的下方正對(duì)動(dòng)力鉆具設(shè)置，所述泥漿栗分別與泥漿池和動(dòng)力鉆具上端連通。
[0006]優(yōu)選地，還包括加載裝置，所述加載裝置包括支撐板和設(shè)置在支撐板四角的四個(gè)螺母，對(duì)應(yīng)螺母裝配有絲杠5，所述絲杠5通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0007]優(yōu)選地，所述巖石固定裝置包括巖樣固定槽和多個(gè)支撐桿，所述巖樣固定槽開(kāi)口向四周水平延伸形成凸臺(tái)，所述凸臺(tái)上開(kāi)有多個(gè)通孔，對(duì)應(yīng)每一個(gè)通孔在支撐板上設(shè)置相應(yīng)的支撐桿，相對(duì)應(yīng)的支撐板插入到通孔內(nèi)與通孔滑動(dòng)配合。
[0008]優(yōu)選地，在所述巖樣固定槽下方的支撐板上設(shè)置有液壓缸，所述液壓缸的活塞桿抵住巖樣固定槽的底部，支撐板對(duì)應(yīng)所述液壓缸缸體的部位設(shè)置有固定槽，所述固定槽上開(kāi)有供液壓缸布設(shè)管線的豁口。
[0009]優(yōu)選地，動(dòng)力頭和動(dòng)力鉆具之間還裝配有側(cè)式注水器，所述側(cè)式注水器的上端與動(dòng)力頭連接，下端與動(dòng)力鉆具螺紋連接，所述泥漿栗通過(guò)管道將泥漿池里的泥漿或清水注入到側(cè)式注水器的注水口。
[0010]優(yōu)選地，所述泥漿池設(shè)置在加載裝置的下方。
[0011]優(yōu)選地，還包括位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在任一絲杠的上端。
[0012]優(yōu)選地，還包括保護(hù)罩，所述保護(hù)罩設(shè)置在支撐板上，在所述保護(hù)罩上表面開(kāi)有供動(dòng)力鉆桿穿過(guò)的通孔。
[0013]優(yōu)選地，所述動(dòng)力頭包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、傳動(dòng)軸和同步輪，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于驅(qū)動(dòng)輪的下方，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上安裝驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)輪和同步輪水平設(shè)置并通過(guò)同步帶傳動(dòng);所述傳動(dòng)軸的上端安裝在同步輪上，下端與側(cè)式注水器的上端連接。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]本實(shí)用新型實(shí)施例中孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過(guò)開(kāi)展不同形式動(dòng)力鉆具，在不同的水力參數(shù)(壓力、流量)，不同的鉆探工藝(取心鉆頭、鉆壓等參數(shù))，不同的地層條件(不同巖石)等條件下的實(shí)驗(yàn)工況，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同工況下的動(dòng)力鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的支撐板的主視圖；
[0018]圖3為圖2的A-A向剖視圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的巖樣固定槽的主視圖；
[0020]圖5為圖4的A-A向剖視圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合圖1-6和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0023]如圖1所示，一種孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括框架1、動(dòng)力鉆具2、動(dòng)力頭、巖石固定裝置、泥漿池3和泥漿栗，動(dòng)力頭設(shè)置在框架I上方與動(dòng)力鉆具2連接，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鉆具2鉆進(jìn)，巖石固定裝置設(shè)置在動(dòng)力鉆具2的下方正對(duì)動(dòng)力鉆具2設(shè)置，泥漿栗分別與泥漿池3和動(dòng)力鉆具2上端連通(泥漿栗以及泥漿栗與泥漿池和動(dòng)力鉆具的連接關(guān)系為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，因此在圖1中省略了相應(yīng)特征)。
[0024]如圖2所示，還包括加載裝置，加載裝置包括支撐板4和設(shè)置在支撐板4四角的四個(gè)螺母，對(duì)應(yīng)螺母裝配有絲杠5，絲杠5通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0025]如圖4和圖5所示，巖石固定裝置包括巖樣固定槽9和多個(gè)支撐桿6，巖樣固定槽9開(kāi)口向四周水平延伸形成凸臺(tái)，凸臺(tái)上開(kāi)有多個(gè)通孔，對(duì)應(yīng)每一個(gè)通孔在支撐板4上設(shè)置相應(yīng)的支撐桿6，相對(duì)應(yīng)的支撐板4插入到通孔內(nèi)與通孔滑動(dòng)配合。
[0026]如圖3所示，在巖樣固定槽9下方的支撐板4上設(shè)置有液壓缸7，液壓缸7的活塞桿抵住巖樣固定槽9的底部，支撐板4對(duì)應(yīng)液壓缸7缸體的部位設(shè)置有固定槽8，固定槽8上開(kāi)有供液壓缸7布設(shè)管線的豁口。液壓缸7通過(guò)液壓油管道與壓力變送器連接，將液壓油壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鉆壓的屏顯及數(shù)據(jù)收集。
[0027]動(dòng)力頭和動(dòng)力鉆具2之間還裝配有側(cè)式注水器10，側(cè)式注水器10的上端與動(dòng)力頭連接，下端與動(dòng)力鉆具2螺紋連接，泥漿栗通過(guò)管道將泥漿池3里的泥漿或清水注入到側(cè)式注水器10的注水口。
[0028]泥漿池3設(shè)置在加載裝置的下方。
[0029]還包括位移傳感器11，位移傳感器11設(shè)置在任一絲杠5的上端。
[0030]還包括保護(hù)罩12，保護(hù)罩12設(shè)置在支撐板4上，在保護(hù)罩12上表面開(kāi)有供動(dòng)力鉆桿穿過(guò)的通孔。
[0031 ] 如圖6所示，動(dòng)力頭包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)13、驅(qū)動(dòng)輪14、傳動(dòng)軸和同步輪15，驅(qū)動(dòng)電機(jī)13位于驅(qū)動(dòng)輪14的下方，驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的驅(qū)動(dòng)軸上安裝驅(qū)動(dòng)輪14，驅(qū)動(dòng)輪14和同步輪15水平設(shè)置并通過(guò)同步帶傳動(dòng);傳動(dòng)軸的上端安裝在同步輪15上，下端與側(cè)式注水器10的上端連接。
[0032]孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理是，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13使鉆桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，泥漿栗輸出具有一定壓力和流量的泥漿(清水)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鉆具2作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，共同輸出扭矩和轉(zhuǎn)速;通過(guò)加載裝置作用在巖石樣品上，模擬孔底加壓工況，動(dòng)力鉆具2下部旋轉(zhuǎn)中的鉆頭產(chǎn)生破巖扭矩，鉆頭在實(shí)驗(yàn)臺(tái)下部的巖石中不斷進(jìn)尺，模擬孔下的動(dòng)力鉆具2取心過(guò)程，測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)參數(shù)，并通過(guò)人機(jī)交互調(diào)節(jié)主控參數(shù)，所有參數(shù)都實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)，以便開(kāi)展線下分析。
[0033]泥漿循環(huán)系統(tǒng)利用泥漿栗從泥漿池3里吸取泥漿，輸出一定流量和壓力的泥漿，通過(guò)泥漿管匯，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鉆具2旋轉(zhuǎn)，并使鉆具通過(guò)的泥漿凈化并回到泥漿池3?？蚣躀則主要是完成整體結(jié)構(gòu)的支撐，利用伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)巖石樣品上升速度可實(shí)現(xiàn)鉆壓的調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)13在動(dòng)力鉆具2啟動(dòng)過(guò)程中提供一定的旋轉(zhuǎn)扭矩帶動(dòng)起順利旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)復(fù)合式鉆進(jìn)工況。通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)和前端采集信號(hào)的傳感器配合可實(shí)時(shí)測(cè)量鉆壓、壓力、流量、鉆速、進(jìn)尺、扭矩、轉(zhuǎn)速等量，可對(duì)泥漿栗流量和鉆壓進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)和控制，將監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在顯示器上，并通過(guò)八通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)采集，便于現(xiàn)場(chǎng)分析及后期數(shù)據(jù)分析。
[0034]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括框架、動(dòng)力鉆具、動(dòng)力頭、巖石固定裝置、泥漿池和泥漿栗，所述動(dòng)力頭設(shè)置在框架上方與動(dòng)力鉆具連接，驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)，所述巖石固定裝置設(shè)置在動(dòng)力鉆具的下方正對(duì)動(dòng)力鉆具設(shè)置，所述泥漿栗分別與泥漿池和動(dòng)力鉆具上端連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，還包括加載裝置，所述加載裝置包括支撐板和設(shè)置在支撐板四角的四個(gè)螺母，對(duì)應(yīng)螺母裝配有絲杠5，所述絲杠5通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述巖石固定裝置包括巖樣固定槽和多個(gè)支撐桿，所述巖樣固定槽開(kāi)口向四周水平延伸形成凸臺(tái)，所述凸臺(tái)上開(kāi)有多個(gè)通孔，對(duì)應(yīng)每一個(gè)通孔在支撐板上設(shè)置相應(yīng)的支撐桿，相對(duì)應(yīng)的支撐板插入到通孔內(nèi)與通孔滑動(dòng)配合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在所述巖樣固定槽下方的支撐板上設(shè)置有液壓缸，所述液壓缸的活塞桿抵住巖樣固定槽的底部，支撐板對(duì)應(yīng)所述液壓缸缸體的部位設(shè)置有固定槽，所述固定槽上開(kāi)有供液壓缸布設(shè)管線的豁口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，動(dòng)力頭和動(dòng)力鉆具之間還裝配有側(cè)式注水器，所述側(cè)式注水器的上端與動(dòng)力頭連接，下端與動(dòng)力鉆具螺紋連接，所述泥漿栗通過(guò)管道將泥漿池里的泥漿或清水注入到側(cè)式注水器的注水口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述泥漿池設(shè)置在加載裝置的下方。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，還包括位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在任一絲杠的上端。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，還包括保護(hù)罩，所述保護(hù)罩設(shè)置在支撐板上，在所述保護(hù)罩上表面開(kāi)有供動(dòng)力鉆桿穿過(guò)的通孔。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述動(dòng)力頭包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、傳動(dòng)軸和同步輪，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于驅(qū)動(dòng)輪的下方，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上安裝驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)輪和同步輪水平設(shè)置并通過(guò)同步帶傳動(dòng);所述傳動(dòng)軸的上端安裝在同步輪上，下端與側(cè)式注水器的上端連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括框架、動(dòng)力鉆具、動(dòng)力頭、巖石固定裝置、泥漿池和泥漿泵，所述動(dòng)力頭設(shè)置在框架上方與動(dòng)力鉆具連接，驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)，所述巖石固定裝置設(shè)置在動(dòng)力鉆具的下方正對(duì)動(dòng)力鉆具設(shè)置，所述泥漿泵分別與泥漿池和動(dòng)力鉆具上端連通。該孔底動(dòng)力鉆具微型鉆探實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過(guò)開(kāi)展不同形式動(dòng)力鉆具，在不同的水力參數(shù)(壓力、流量)，不同的鉆探工藝(取心鉆頭、鉆壓等參數(shù))，不同的地層條件(不同巖石)等條件下的實(shí)驗(yàn)工況，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同工況下的動(dòng)力鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
【IPC分類】G01M13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205333304
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620041640
【發(fā)明人】王瑜, 李學(xué)飛, 劉彬, 劉寶林, 夏柏如, 王志喬, 周琴, 馬成偉, 孫健越
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日