CN110159259A - 基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，包括无线声学调制信号接收器、声传导杆、动力头输出主轴、密封传动悬挂套件、电滑环套件及电滑环传动杆；声传导杆上部与密封传动悬挂套件连接，无线声学调制信号接收器安装在密封传动悬挂套件内；电滑环传动杆下端与无线声学调制信号接收器连接，电滑环传动杆上端与电滑环套件连接，能够将无线声学调制信号接收器的旋转运动传递给电滑环套件；电滑环套件与无线声学调制信号接收器之间电连接。本发明结构简单，操作方便，能实现静力触探过程信号的高质量可靠接收，确保钻机冲洗液压循环系统、钻杆自动接卸等原有功能不受影响，实现了海面母船实时监测静力触探参数。
Description
技术领域
本发明属于无线声学传输设备技术领域，具体是涉及一种基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件。
背景技术
钻进取样与静力触探是两种重要的工程地质勘探手段。在实际工程勘探中，这两种手段常常需要配合使用。一般而言，这两种勘探方式是由两种不同的设备来完成，先是静力触控装备进入场地进行原位勘探测试，然后取样钻机进入勘探区域作业，这种模式产生的勘探费用相对较高，对于深海底地质勘探而言更甚。
为解决上述不足，针对陆地地质勘探，专利CN201610516606公开了一种新型履带岩心钻机与静力触探一体机，将岩心钻机主机与静力触探机共用一底架，底架安装在履带底盘上。岩心钻机主机、钻塔安装在底架的后侧。静力触探下锚机安装在底架前侧左右前两边。针对海底地质勘探，专利CN201110194336公开了一种海床式锥探钻探一体机，包括塔架，动力头，钻具库，机械手机构、调平机构、仪器箱、绞车、钻具、夹持器及液压泵。通过连接不同直径的钻杆（大直径钻杆用于取样，小直径钻杆用于静力触探），配合适应不同直径的夹持器，实现静力触探与钻探装备的一体化。上述两种装置在一定程度上解决了钻进取样与触探工作的兼容性问题。前者是共用底盘，后者是共用驱动系统及钻杆接卸装置，上述两种方法尽管在一定程度上实现了取样与静力触探的一体化，但在作业过程中，两种模式的切换均需大量操作人员直接干预，更换大量部件（比如：将用于取样的空心钻杆更换成用于触探的探杆）。这对于完全依靠远程遥控/自动化操作的海底，特别是深海底（1000米水深以上）钻机系统来说，是非常不便的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，且能实现静力触探过程信号的高质量可靠接收，确保钻机冲洗液压循环系统、钻杆自动接卸等原有功能不受影响，能实现钻机在作业过程中通过海面母船实时监测静力触探参数的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件。
本发明所采用的技术方案是：一种基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，包括无线声学调制信号接收器、声传导杆、动力头输出主轴、密封传动悬挂套件、电滑环套件及电滑环传动杆；声传导杆用于与钻杆相连，声传导杆上部与密封传动悬挂套件连接，无线声学调制信号接收器安装在密封传动悬挂套件内，声传导杆能够将声学信号传递给无线声学调制信号接收器；电滑环传动杆下端与无线声学调制信号接收器连接，电滑环传动杆上端与电滑环套件连接，能够将无线声学调制信号接收器的旋转运动传递给电滑环套件；电滑环套件与无线声学调制信号接收器之间电连接。
上述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件中，所述的密封传动悬挂套件包括密封传动悬挂套件上部和密封传动悬挂套件下部，密封传动悬挂套件上部和密封传动悬挂套件下部连接，密封传动悬挂套件下部设有键槽，密封传动悬挂套件下部与声传导杆之间通过键连接；密封传动悬挂套件下部的内孔与声传导杆的外侧壁之间设有密封圈，隔振垫设置在密封传动悬挂套件上部与无线声学调制信号接收器的接触面之间。
上述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件中，所述的电滑环套件包括电滑环套件静部与电滑环套件动部；电滑环套件动部置于电滑环套件静部的中心孔内，能够在电滑环套件静部的中心孔转动并实现电能的传递；电滑环套件静部安装在与动力头箱体上，电滑环套件静部上设有电接头Ⅰ，用于通过电缆与钻机控制系统相连，电滑环套件动部上设有电接头Ⅱ，通过电缆与无线声学调制信号接收器上的电接头Ⅲ相连接；电滑环传动杆下端与无线声学调制信号接收器通过法兰连接，电滑环传动杆上端与电滑环套件动部连接。
上述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件中，所述的密封传动悬挂套件上部沿径向设有径向导流孔，所述的声传导杆轴向设有轴向导流孔，所述的电滑环套件静部上设有冲洗液接头，冲洗液接头连通动力头输出主轴的中心孔与电滑环传动杆之间的腔隙，径向导流孔连通冲洗液接头连通动力头输出主轴的中心孔与电滑环传动杆之间的腔隙与密封传动悬挂套件下部与无线声学调制信号接收器之间的腔隙；轴向导流孔连通密封传动悬挂套件下部与无线声学调制信号接收器之间的腔隙和声传导杆的中心孔。
上述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件中，所述的隔振垫所采用的材料是铜、铝或橡胶。
上述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件中，所述的密封传动悬挂套件下部内壁或所述的声传动杆外圆周上设有若干密封槽，密封槽内设有密封圈。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明结构简单，操作方便，既可实现动力头扭力与推力的传递，保持钻杆内外的密封性、冲洗循环系统的畅通；又可以使声波信号在沿钻杆向上传递过程，使声波信号绝大部分传递到无线声学调制信号接收器的信号接收端，尽可能减小信号损耗。
2. 本发明应用于海底钻机时，可实现海底钻探与静力触探的一体化，并可在海面对海底静力触探数据进行实时监测，方便勘探结果的实时分析。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明在海底钻机中安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明包括用于将声学信号转化为电信号的无线声学调制信号接收器1、下部连接钻杆并将声学信号传递给无线声学调制信号接收器的声传导杆2、动力头输出主轴3、密封传动悬挂套件4、电滑环套件5、电滑环传动杆6、隔振垫7、电连接接头8及冲洗液接头9。声传导杆2下部设有密封螺纹，用于与钻杆相连。声传导杆2上部与密封传动悬挂套件4连接。无线声学调制信号接收器1安装在密封传动悬挂套件4内。密封传动悬挂套件4与动力头输出主轴3相连。
如图2所示，所述的密封传动悬挂套件4由密封传动悬挂套件上部41与密封传动悬挂套件下部42通过法兰连接，且密封传动悬挂套件下部42上设有键槽，密封传动悬挂套件下部42与声传导杆2之间的采用键连接。密封传动悬挂套件下部42或所述的声传动杆外圆周上设有若干密封槽，密封槽内设有密封圈。隔振垫7放置在密封传动悬挂套件上部41与无线声学调制信号接收器1的接触面之间，所述的隔振垫7所采用的材料是在声波传输特性上与钢材差异较大的材料，例如金属材料铜、铝或橡胶或非金属材料橡胶。隔振垫7一方面减小钻机上的振源对无线声学调制信号接收器1的干扰，另一方面提高无线声学调制信号接收器1的信号接收质量。
所述的电滑环套件5由电滑环套件静部51与电滑环套件动部52组成，电滑环套件动部52置于电滑环套件静部51中心孔内，能够在电滑环套件静部51的中心孔转动并实现电能的传递。电滑环套件静部51安装在与动力头箱体10上，电滑环套件静部51上设有电接头Ⅰ81，通过电缆与钻机控制系统相连，电滑环套件动部52上设有电接头Ⅱ82，电接头Ⅱ82通过电缆11与无线声学调制信号接收器1上的电接头Ⅲ83相连接。电滑环传动杆6下端与无线声学调制信号接收器1通过法兰连接，电滑环传动杆6上端与电滑环套件动部52连接，能够将无线声学调制信号接收器1的旋转运动传递给电滑环套件动部52。这样当无线声学调制信号接收器1由动力头输出主轴3带动旋转时，电接头Ⅱ82与电接头Ⅲ83之间的线缆不会缠绕。密封传动悬挂套件上部41沿径向设有径向导流孔421，所述的声传导杆2轴向设有轴向导流孔21，电滑环套件静部51上设有冲洗液接头9，冲洗液接头9连通动力头输出主轴3的中心孔与电滑环传动杆6之间的腔隙，径向导流孔421连通冲洗液接头连通动力头输出主轴3的中心孔与电滑环传动杆6之间的腔隙与密封传动悬挂套件下部42与无线声学调制信号接收器1之间的腔隙。轴向导流孔21连通密封传动悬挂套件下部42与无线声学调制信号接收器1之间的腔隙和声传导杆2的中心孔。钻机的冲洗液系统通过冲洗液接头9进入动力头输出主轴3内孔与电滑环传动杆6之间的腔隙，并经径向导流孔421与轴向导流孔21向下输送。密封传动悬挂套件下部42内壁或所述的声传动杆2外圆周上设有密封槽。这样一方面使动力头输出主轴3里的冲洗液能穿过这种基于海底钻机的静力触探信号无线传输接收器组件，同时起到密封钻杆内外的效果。
如图3所示。本发明使用时，静力触探杆12安装在钻杆15下端的钻具14内部，触探杆12通过钻具14与多节首尾相连的钻杆15向上传递地层阻力，触探杆12上部安装有静力触探信号发射装置13，将触探杆12采集到的数据通过信号发射装置13，沿着钻具14与钻杆15向上转导，最终通过的无线声学接收器组件16的无线声学调制信号接收器1接收，然后经内部的电滑环套件6与海底钻机的控制系统17相连，最终通过脐带缆传送至海面母船的监控室18，实现利用海底钻机进行海床静力触探的实时监控。
Claims (6)
1.一种基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：包括无线声学调制信号接收器、声传导杆、动力头输出主轴、密封传动悬挂套件、电滑环套件及电滑环传动杆；声传导杆用于与钻杆相连；声传导杆上部与密封传动悬挂套件连接，无线声学调制信号接收器安装在密封传动悬挂套件内，声传导杆能够将声学信号传递给无线声学调制信号接收器；电滑环传动杆下端与无线声学调制信号接收器连接，电滑环传动杆上端与电滑环套件连接，能够将无线声学调制信号接收器的旋转运动传递给电滑环套件；电滑环套件与无线声学调制信号接收器之间电连接。
2.根据权利要求1所述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：所述的密封传动悬挂套件包括密封传动悬挂套件上部和密封传动悬挂套件下部，密封传动悬挂套件上部和密封传动悬挂套件下部连接，密封传动悬挂套件下部设有键槽，密封传动悬挂套件下部与声传导杆之间通过键连接；密封传动悬挂套件下部的内孔与声传导杆的外侧壁之间设有密封圈，隔振垫设置在密封传动悬挂套件上部与无线声学调制信号接收器的接触面之间。
3.根据权利要求2所述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：所述的电滑环套件包括电滑环套件静部与电滑环套件动部；电滑环套件动部置于电滑环套件静部的中心孔内，能够在电滑环套件静部的中心孔转动并实现电能的传递；电滑环套件静部安装在与动力头箱体上，电滑环套件静部上设有电接头Ⅰ，用于通过电缆与钻机控制系统相连，电滑环套件动部上设有电接头Ⅱ，通过电缆与无线声学调制信号接收器上的电接头Ⅲ相连接；电滑环传动杆下端与无线声学调制信号接收器通过法兰连接，电滑环传动杆上端与电滑环套件动部连接。
4.根据权利要求3所述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：所述的密封传动悬挂套件上部沿径向设有径向导流孔，所述的声传导杆轴向设有轴向导流孔，所述的电滑环套件静部上设有冲洗液接头，冲洗液接头连通动力头输出主轴的中心孔与电滑环传动杆之间的腔隙，径向导流孔连通冲洗液接头连通动力头输出主轴的中心孔与电滑环传动杆之间的腔隙与密封传动悬挂套件下部与无线声学调制信号接收器之间的腔隙；轴向导流孔连通密封传动悬挂套件下部与无线声学调制信号接收器之间的腔隙和声传导杆的中心孔。
5.根据权利要求2所述的基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：所述的隔振垫所采用的材料是铜、铝或橡胶。
6.根据权利要求2所述的一种基于海底钻机的静力触探信号无线声学传输接收器组件，其特征在于：所述的密封传动悬挂套件下部内壁或所述的声传动杆外圆周上设有若干密封槽，密封槽内设有密封圈。
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