CN110714748A - 一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置，包括油缸缸体、加载机构、冲击平台、钻杆、钻杆平台、位移传感器，其中：所述加载机构包括设置于油缸缸体内的油缸活塞，设置于油缸活塞下端部的吊装平台；所述钻杆平台的上端位于油缸活塞的导向孔内，下端与冲击平台固定；所述冲击平台上设置有若干弹簧拉杆，弹簧拉杆与吊装孔一一对应，并穿过吊装孔，每个弹簧拉杆上均套设有两个弹簧，两个弹簧分别位于吊装平台上方和下方；所述钻杆设置在钻杆平台的下方；所述位移传感器为两个，分别通过吊装平台位移测量杆、钻杆位移测量杆与吊装平台、弹簧拉杆相连。本发明能够实现在钻压稳定条件下对岩样进行破岩钻孔实验，结构简单、操作方便、试验效果好。

Description

一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置
技术领域
本发明涉及一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置，尤其是一种适用定钻杆压力下实现破岩钻孔的实验装置。
背景技术
随着人类社会的发展，诸如深部油气开采、高温岩体地热开采、煤炭地下气化等与钻井有关的工程问题越来越多。例如：石油钻井的深度已达到8000m，高温岩体地热资源开采深度在5000m以上，煤炭地下气化温度也在1000℃以上。这些工程都涉及一个岩石——钻具相互作用的重要问题，即在钻具对坚硬岩体进行破岩钻进。在钻进时，钻杆的实时钻压很难稳定，实验过程难以得到某稳定钻压下的钻进速度数，而目前尚无高效经济的实验装置。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、试验效果好的岩石钻进破岩实验机的稳压装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：包括油缸缸体、加载机构、冲击平台、钻杆、钻杆平台、位移传感器，其中：
所述油缸缸体开口朝下；
所述加载机构包括设置于油缸缸体内的油缸活塞，设置于油缸活塞下端部的吊装平台；所述吊装平台上开设有若干吊装孔，所述油缸活塞中开设有一个导向孔；
所述钻杆平台的上端位于油缸活塞的导向孔内，下端与冲击平台固定；
所述冲击平台上设置有若干弹簧拉杆，弹簧拉杆与吊装孔一一对应，并穿过吊装孔，每个弹簧拉杆上均套设有两个弹簧，两个弹簧分别位于吊装平台上方和下方；
所述钻杆设置在钻杆平台的下方，钻杆中开设有注水孔；
所述位移传感器为两个，均设置于油缸缸体侧面，两个位移传感器分别通过吊装平台位移测量杆、钻杆位移测量杆与吊装平台、弹簧拉杆相连。
所述导向孔为盲孔。
所述冲击平台为工字型，弹簧拉杆设置在该工字型的上方的水平部分上。
所述冲击平台上设有冲击块，冲击块用于对冲击平台施加冲击载荷。
所述冲击块设置于工字型的冲击平台中间的竖直部位。
所述冲击块能够相对于冲击平台上下滑动。
所述弹簧拉杆的上端部设置有螺帽。
所述注水孔穿过冲击平台，并最终延伸至钻杆平台外。
有益效果：本发明能够实现在钻压稳定条件下对岩样进行破岩钻孔实验，可以根据不同实验目的调整钻进参数及破岩方式，其钻杆可安装不同类型的钻头；通过控制系统可设定钻压压力，通过弹簧压缩量计算压力并进行控制。其结构简单、操作方便、试验效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中Ⅰ-Ⅰ剖面图。
图中：1-油缸缸体；2-加载机构；201导向孔；202-油缸活塞；203-吊装平台；204-吊装孔；3-弹簧拉杆；4-弹簧；5-冲击平台；6-钻杆；7-位移传感器；8-吊装平台位移测量杆；9-钻杆位移测量杆；10-钻杆平台；11-冲击块；12-注水孔；13-螺帽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为本发明的一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置，包括油缸缸体1、加载机构2、冲击平台5、钻杆6、钻杆平台10、位移传感器7，其中：
油缸缸体1开口朝下；
加载机构2包括设置于油缸缸体1内的油缸活塞202，设置于油缸活塞202下端部的吊装平台203；吊装平台203上开设有若干吊装孔204，油缸活塞202中开设有一个导向孔201，导向孔201为盲孔；
钻杆平台10的上端位于油缸活塞202的导向孔201内，下端与冲击平台5固定；
冲击平台5上设置有若干弹簧拉杆3，弹簧拉杆3与吊装孔204一一对应，并穿过吊装孔204，每个弹簧拉杆3上均套设有两个弹簧4，两个弹簧4分别位于吊装平台203上方和下方；弹簧拉杆3的上端部设置有螺帽13，用于对上方的弹簧4限位；
钻杆6设置在钻杆平台10的下方，钻杆6中开设有注水孔12，注水孔12穿过冲击平台5，并最终延伸至钻杆平台10外；
位移传感器7为两个，均设置于油缸缸体1侧面，两个位移传感器7分别通过吊装平台位移测量杆8、钻杆位移测量杆9与吊装平台203、弹簧拉杆3相连。
作为优选技术方案，冲击平台5为工字型，弹簧拉杆3设置该工字型的上方的水平部分上。
冲击平台5上设有冲击块11，冲击块11能够相对于冲击平台5上下滑动，冲击块11通过上下运动对冲击平台5施加冲击载荷。冲击块11设置于工字型的冲击平台5中间的竖直部位。
本发明的岩石钻进破岩实验机的稳压装置工作方法如下：
加载钻压时，油缸缸体1内注入液压推动加载机构2并带动钻杆平台10向下运动，当钻杆6接触到岩石后，钻杆平台10停止向下运动，此时推动加载机构2继续向下运动，弹簧4开始变形，并对钻杆平台10施加钻压。通过吊装平台位移测量杆8和钻杆位移测量杆9分别测量吊装平台203及钻杆平台10的位移，计算弹簧变形量，以此计算施加的钻压。当钻压达到目标载荷后加载机构2停止向下运动，钻杆6钻进岩石并向下运动，弹簧4变形开始恢复，当钻压偏离目标载荷后，加载机构2继续向下运动，补偿压力，以实现钻压在目标载荷附近动态平衡。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：包括油缸缸体(1)、加载机构(2)、冲击平台(5)、钻杆(6)、钻杆平台(10)、位移传感器(7)，其中：
所述油缸缸体(1)开口朝下；
所述加载机构(2)包括设置于油缸缸体(1)内的油缸活塞(202)，设置于油缸活塞(202)下端部的吊装平台(203)；所述吊装平台(203)上开设有若干吊装孔(204)，所述油缸活塞(202)中开设有一个导向孔(201)；
所述钻杆平台(10)的上端位于油缸活塞(202)的导向孔(201)内，下端与冲击平台(5)固定；
所述冲击平台(5)上设置有若干弹簧拉杆(3)，弹簧拉杆(3)与吊装孔(204)一一对应，并穿过吊装孔(204)，每个弹簧拉杆(3)上均套设有两个弹簧(4)，两个弹簧(4)分别位于吊装平台(203)上方和下方；
所述钻杆(6)设置在钻杆平台(10)的下方，钻杆(6)中开设有注水孔(12)；
所述位移传感器(7)为两个，均设置于油缸缸体(1)侧面，两个位移传感器(7)分别通过吊装平台位移测量杆(8)、钻杆位移测量杆(9)与吊装平台(203)、弹簧拉杆(3)相连。
2.根据权利要求1所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述导向孔(201)为盲孔。
3.根据权利要求1所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述冲击平台(5)为工字型，弹簧拉杆(3)设置在该工字型的上方的水平部分上。
4.根据权利要求1或3所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述冲击平台(5)上设有冲击块(11)，冲击块(11)用于对冲击平台(5)施加冲击载荷。
5.根据权利要求4所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述冲击块(11)设置于工字型的冲击平台(5)中间的竖直部位。
6.根据权利要求5所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述冲击块(11)能够相对于冲击平台(5)上下滑动。
7.根据权利要求1所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述弹簧拉杆(3)的上端部设置有螺帽(13)。
8.根据权利要求1所述的岩石钻进破岩实验机的稳压装置，其特征在于：所述注水孔(12)穿过冲击平台(5)，并最终延伸至钻杆平台(10)外。
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