CN116927764A - 一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 - Google Patents
一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116927764A CN116927764A CN202310970660.1A CN202310970660A CN116927764A CN 116927764 A CN116927764 A CN 116927764A CN 202310970660 A CN202310970660 A CN 202310970660A CN 116927764 A CN116927764 A CN 116927764A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nipple
- water passing
- measuring
- drilling
- lithology
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 title claims abstract description 83
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 16
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 12
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B12/00—Accessories for drilling tools
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/002—Survey of boreholes or wells by visual inspection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/02—Adaptations for drilling wells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Abstract
本发明提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，包括：测量短节主体和短节外壳，测量短节主体前端与短节外壳尾端相连；测量短节主体包括测量本体和过水管，测量本体与过水管可转动连接，测量本体上设置有信息采集系统，用于采集和传输钻进过程的各项参数；测量本体和过水管之间设置有电磁自发电系统，可为信息采集系统供电；短节外壳中部设有过水通孔，过水通孔与过水管连通，可向钻头输送冷却液；过水通孔内设置有摄像系统，用于确认钻进过程中关键地质信息；本发明能监测钻进时的各项参数并通过摄像确认关键地质信息，提供安全可靠的供电方式，结合无线发射装置保障数据的无线传输，实现地层岩性和地质结构信息的高效准确识别。
Description
技术领域
本发明涉及于岩土工程技术领域，尤其涉及一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节。
背景技术
目前地质岩性与地质结构的识别主要通过经验判断、钻孔取芯、地质雷达等方法实现。然而经验判断法主观性强、个体差异性大、不够准确；钻孔取芯法使用过程繁琐复杂、周期长、结果受钻孔数量限制代表性差；地质雷达使用成本高，且识别结果的可靠性与技术人员水平关系很大，难以普及。
随钻感知技术也是地下工程领域的重要技术手段，可以在钻机钻进过程中对钻进速度、顶推力、转速、扭矩等参数进行实时监测，将数据同步上传至终端进行处理分析，最终识别地层岩性及地质结构的技术。目前随钻监测信息主要来自钻机本身，监测信息干扰因素多、过滤噪音难度大、识别结果不准确。
随钻感知技术往往包括多种传感器及其它电子元件，需要对其进行供电，锂电池等传统的发电方式耐高温差、操作不当可能发生爆炸；另外，钻探过程中的地质结构关键信息的获取也非常重要，能监测钻进过程中地层的变化，然而现有自供电的无线传输技术没有用于监测钻进过程中地层的变化的信息。
因此，亟需一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，能够提供安全可靠的供电方式保障数据无线传输，并能够监测钻进过程中地层的变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，旨在解决传统的随钻感知技术地层岩性和地质结构信息获取不准确、内部电子元件供电及关键地质信息识别困难等问题。
为实现上述目的，本发明提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，包括：测量短节主体和短节外壳，所述测量短节主体前端可拆卸设置在所述短节外壳尾端的内部，所述测量短节主体尾端用于连接钻杆，所述短节外壳头端用于连接钻头；
所述测量短节主体包括测量本体和设置在所述测量本体中部的过水管，所述测量本体与所述过水管可转动连接，所述测量本体上设置有信息采集系统，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息；所述测量本体和所述过水管之间设置有电磁自发电系统，可为所述信息采集系统供电；
所述短节外壳的中部设有过水通孔，所述过水通孔与所述过水管连通，用于向所述钻头输送冷却液；且所述过水通孔内设置有摄像系统，用于获取钻进过程中围岩内部的信息。
作为上述方案进一步的改进，所述电磁自发电系统包括永磁体、线圈、和耐热电源，所述永磁体设置在所述过水管外壁上，所述线圈设置在所述测量本体内，并能够随所述测量本体转动，所述线圈与所述耐热电源电性连接。
作为上述方案进一步的改进，所述测量短节主体沿其径向自内向外，依次具有内腔室和外腔室，所述永磁体位于所述内腔室，所述线圈和耐热电源设置在所述外腔室内，所述信息采集系统设置在外腔室，并与所述线圈电性连接。
作为上述方案进一步的改进，所述过水管通过轴承可转动设置在所述测量本体内。
作为上述方案进一步的改进，所述信息采集系统包括传感器模块、无线传输模块，所述无线传输模块与所述传感器模块通讯连接，用于将所述传感器采集的数据信息无线传输给接收终端；所述无线传输模块布置在所述传感器模块上。
作为上述方案进一步的改进，所述传感器模块至少包括用于获取钻头钻进压力的压力传感器、用于获取钻头转速的转速传感器、用于获取钻头扭矩的扭矩传感器、用于获得钻头附近温度的温度传感器中一种或几种。
作为上述方案进一步的改进，所述压力传感器和/或所述转速传感器和/或所述扭矩传感器和/或所述温度传感器均布置在所述外腔室。
作为上述方案进一步的改进，所述摄像系统包括支架、摄像头和弹性压缩件，所述弹性压缩件的一端与所述支架固定连接，所述摄像头设置在所述支架的中部，并朝向所述弹性压缩件的自由端方向；所述摄像系统可滑动设置在所述过水通孔内，且所述过水通孔内靠近钻头端设置有卡槽，所述支架上设置有伸缩卡杆，且所述伸缩卡杆用于与所述卡槽匹配卡设以限定所述摄像系统的位置；对应的，所述短节外壳沿其径向在对应所述卡槽处设置有复位按钮，用于顶触所述卡杆以解除所述卡槽的卡设。
作为上述方案进一步的改进，所述弹性压缩件为压缩弹簧，且所述压缩弹簧的一端与所述支架固定连接。
作为上述方案进一步的改进，所述过水通孔远离所述钻头端为喇叭口，且所述喇叭口内可操作地设置有球体，所述球体在冷却液的推进作用下，推动所述摄像系统朝向钻头方向移动直到卡设在所述卡槽内。
作为上述方案进一步的改进，所述支架包括联结部和沿所述联结部周向均布连接的支杆，且至少两个所述支杆为所伸缩卡杆，所述摄像头设置在所述联结部内。
作为上述方案进一步的改进，所述摄像头包括摄像头本体、罩设在所述摄像头本体上的透明防水罩，以及邻近所述摄像头本体并位于所述透明防水罩内的补光灯。
作为上述方案进一步的改进，所述测量本体具有第一中空内腔，所述过水管通过轴承设置在所述第一中空内腔内；且所述测量本体的一端外壁设置有第一内螺纹，另一端的内壁设置有第一外螺纹，所述第一外螺纹用于与所述短节外壳可拆卸连接，所述第一内螺纹用于与所述钻杆可拆卸连接。
作为上述方案进一步的改进，所述短节外壳具有第二中空内腔，且所述第二中空内腔包括依次连通的测量本体容纳腔、连接腔和所述过水通孔，且所述连接腔内设置有与所述第一外螺纹匹配连接的第二内螺纹；所述短节外壳的远离钻杆端外壁还设置有第二外螺纹，用于与所述钻头可拆卸连接。
由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
1、本发明提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，包括：测量短节主体和短节外壳，所述测量短节主体前端可拆卸设置在所述短节外壳尾端的内部，所述测量短节主体尾端用于连接钻杆，所述短节外壳头端用于连接钻头；所述测量短节主体包括测量本体和设置在所述测量本体中部的过水管，所述测量本体与所述过水管可转动连接，所述测量本体上设置有信息采集系统，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息；所述测量本体和所述过水管之间设置有电磁自发电系统，用于给所述信息采集系统供电；所述短节外壳的中部设有过水通孔，所述过水通孔与所述过水管连通，用于向所述钻头输送冷却液；且所述过水通孔内设置有摄像系统，用于获取钻进过程中围岩内部的信息；如此的设置，使得本发明提供的测量短节便于与钻机连接，从而能够实现随钻感知，且在本发明提供的测量短节的测量本体上设置有信息采集系统，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息，优选的，所述信息采集系统具有无线传输的功能，并通过对应的传感器模块将掘进过程中采集到的顶推力、转速、扭矩等力学参数同步上传至终端，在终端通过数据分析和深度学习方法，实现地层岩性和地质结构信息的高效准确识别，从而克服传统地质结构识别方法的不足；
另外，在本发明提供的测量短节，所述测量短节主体包括测量本体和设置在所述测量本体中部的过水管，所述测量本体与所述过水管可转动连接，所述测量本体和所述过水管之间设置有电磁自发电系统，电磁自发电系统能够将磁能转化为电能，从而为信息采集系统等电子元件供电，解决了电子元件供能问题，具有续航持久、节能环保的优点。
再者，在本发明提供的测量短节的内部还设置有摄像系统，摄像系统的设置使得钻杆在钻进过程中能够监测地层的变化，获取关键地质结构信息。
2、本发明提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，所述电磁自发电系统包括永磁体、线圈、和耐热电源，所述永磁体设置在所述过水管外壁上，所述线圈设置在所述测量本体内，并能够随所述测量本体转动，所述线圈与所述耐热电源电性连接；且由于所述测量本体与所述过水管可转动连接，将所述永磁体设置在所述过水管外壁上，当钻杆与所述测量本体的端部连接，带动所述测量本体转动，设置在所述测量本体上的线圈高速切割磁感线产生电流，线圈连接在耐热电源上，由耐热电源为信息采集系统中的传感器等电子元件供电，保障数据无线传输；如此的设置使整体结构紧凑简单，解决了信息采集系统供电不稳定的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节的剖视立体示意图；
图2为本发明公开的测量短节主体的立体示意图1；
图3为本发明公开的测量短节主体的立体示意图2；
图4为本发明公开的测量短节主体的主视示意图；
图5为图4的A-A剖视示意图；
图6为图4的B-B剖视示意图；
图7为本发明公开的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节的剖视示意图；
图8为本发明公开的短节外壳的剖视示意图；
图9为图8的I具体放大图；
图10为本发明公开的摄像系统的立体示意图；
图11为本发明公开的摄像系统的部分立体示意图；
图12为本发明公开的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节与钻进连接的施工示意图；
附图标号说明：
1、测量短节主体；
2、短节外壳；21、过水通孔；22、卡槽；23、喇叭口；24、第二中空内腔；25、测量本体容纳腔；26、连接腔；27、第二内螺纹；28、第二外螺纹；
3、测量本体；31、第一中空内腔；32、第一内螺纹；33、第一外螺纹；
4、过水管；
5、信息采集系统；51、压力传感器；52、转速传感器；53、扭矩传感器；54、温度传感器；
6、电磁自发电系统；61、永磁体；62、线圈；63、耐热电源；
7、摄像系统；71、支架；72、摄像头；73、弹性压缩件；74、联结部；75、支杆；76、摄像头本体；77、透明防水罩；78、补光灯；
8、内腔室；9、外腔室；10、轴承；11、球体。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上实施例中，本领域技术人员对于软件控制可以采用现有技术，本发明仅保护一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节的结构以及相互的连接关系。
参照图1-图12，本发明提供一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，包括：测量短节主体1和短节外壳2，所述测量短节主体1前端可拆卸设置在所述短节外壳2尾端的内部，所述测量短节主体1尾端用于连接钻杆，所述短节外壳2前端用于连接钻头；
所述测量短节主体1包括测量本体3和设置在所述测量本体3中部的过水管4，所述测量本体3与所述过水管4可转动连接，所述测量本体3上设置有信息采集系统5，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息；所述测量本体3和所述过水管4之间设置有电磁自发电系统6，用于给所述信息采集系统5供电；
所述短节外壳2的中部设有过水通孔21，所述过水通孔21与所述过水管4连通，用于向所述钻头输送冷却液；且所述过水通孔21内设置有摄像系统7，用于获取钻进过程中围岩内部的信息；在使用本发明提供的测量短节时，参加图12，将本发明提供的测量短节设置在钻杆和钻头之间，从而能够实现随钻感知，且在测量本体3上设置有信息采集系统5，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息，优选的，所述信息采集系统5具有无线传输的功能，并通过对应的传感器模块将掘进过程中采集到的顶推力、转速、扭矩等力学参数同步上传至终端，在终端便于通过数据分析和深度学习方法，实现地层岩性和地质结构信息的高效准确识别，从而克服传统地质结构识别方法的不足；
另外，在本发明提供的测量短节，所述测量短节主体1包括测量本体3和设置在所述测量本体3中部的过水管4，所述测量本体3与所述过水管4可转动连接，所述测量本体3和所述过水管4之间设置有电磁自发电系统6，电磁自发电系统6能够将磁能转化为电能，从而为信息采集系统5等电子元件供电，解决了电子元件供能问题，具有续航持久、节能环保的优点。
再者，在本发明提供的测量短节的内部还设置有摄像系统7，摄像系统7的设置使得钻杆在钻进过程中能够监测地层的变化，获取关键地质结构信息。
作为优选的实施例，所述电磁自发电系统6包括永磁体61、线圈62、和耐热电源63，所述永磁体61设置在所述过水管4外壁上，所述线圈62设置在所述测量本体3内，并能够随所述测量本体3转动，所述线圈62与所述耐热电源63电性连接；且由于所述测量本体3与所述过水管4可转动连接，将所述永磁体61设置在所述过水管4外壁上，当钻杆与所述测量本体3的端部连接，带动所述测量本体3转动，设置在所述测量本体3上的线圈62高速切割磁感线产生电流，线圈62连接在耐热电源63上，由耐热电源63为信息采集系统5中的传感器等电子元件供电，保障数据无线传输；如此的设置使整体结构紧凑简单，解决了信息采集系统5供电不稳定的问题。
作为优选的实施例，所述测量短节主体1沿其径向自内向外，依次具有内腔室8和外腔室9，所述过水管4和所述测量本体3的内壁之间形成内腔室8，所述测量主体和所述测量外壳的内壁之间形成外腔室9；所述永磁体61位于所述内腔室8，所述线圈62和耐热电源63设置在所述外腔室9内，所述信息采集系统5设置在外腔室9，并与所述线圈62电性连接；且所述过水管4的管壁上设置有通孔，以使所述过水管4的内腔与所述内腔室8连通，便于设置在所述外腔室9的传感器探头伸入所述内腔室8采集到对应的泥浆压力。
作为优选的实施例，所述过水管4通过轴承10可转动设置在所述测量本体3内，在本实施例中，所述轴承10布置有两个，分别位于测量本体3的过水管4的左右两端，如此的设置，当本发明提供的测量短节与钻杆和钻头连接使用时，测量短节主体1的测量主体跟随所述钻杆转动，设置在所述测量短节主体1内的过水管4保持不转动，由于所述过水管4的外壁上设置有永磁铁，测量主体上设置有线圈62，当钻机开始工作时，线圈62高速切割磁感线产生电流，线圈62连接在耐热电源63上，由耐热电源63为信息采集系统5中的传感器等电子元件供电，保障数据无线传输，从而确保本发明提供的测量短节无需安装锂电池，或者需要设计单独的外部供电线路，利用钻机自身的转动发电，不仅节能环保，还能够安全可靠的信息采集系统5中的传感器等电子元件供电。
作为优选的实施例，所述信息采集系统5包括传感器模块、无线传输模块，所述无线传输模块与所述传感器模块通讯连接，用于将所述传感器采集的数据信息无线传输给接收终端；所述无线传输模块布置在所述传感器模块上；具体的，所述传感器模块至少包括用于获取钻头钻进压力的压力传感器51、用于获取钻头转速的转速传感器52、用于获取钻头扭矩的扭矩传感器53、用于获得钻头附近温度的温度传感器54中一种或几种，在本实施例中，所述传感器模块包括压力传感器51、所述转速传感器52、所述扭矩传感器53、所述温度传感器54，所述扭矩传感器53、温度传感器54、转速传感器52均布置在外腔室9，并与所述线圈62依次串联连接；所述压力传感器51的探头伸入到所述内腔室8，并随着测量本体3一起转动，由于所述过水管4上开设有小孔，水流可以进入内腔室8，从而能够采集到钻进过程的泥浆压力。
作为优选的实施例，所述摄像系统7包括支架71、摄像头72和弹性压缩件73，所述弹性压缩件73的一端与所述支架71固定连接，所述摄像头72设置在所述支架71的中部，并朝向所述弹性压缩件73的另一端方向，以便于拍摄钻头钻进后显露的地层变化，从而获取关键地质结构信息，在本实施例中，所述弹性压缩件73为压缩弹簧，且所述压缩弹簧的一端与所述支架71固定连接，所述支架71包括联结部74和沿所述联结部74周向均布连接的支杆75，且至少两个所述支杆75为所伸缩卡杆，所述摄像头72设置在所述联结部74内，所述摄像头72包括摄像头本体76、罩设在所述摄像头本体76上的透明防水罩77，以及邻近所述摄像头本体76并位于所述透明防水罩77内的补光灯78；
所述摄像系统7可滑动设置在所述过水通孔21内，且所述过水通孔21内靠近钻头端设置有卡槽22，所述支架71上设置有伸缩卡杆，且所述伸缩卡杆用于与所述卡槽22匹配卡设以限定所述摄像系统7的位置；对应的，所述短节外壳2沿其径向在对应所述卡槽22处设置有复位按钮，用于顶触所述卡杆以解除所述卡槽22的卡设。
作为优选的实施例，所述过水通孔21远离所述钻头端为喇叭口23，且所述喇叭口23内可操作地设置有球体11，所述球体11在冷却液的推进作用下，推动所述摄像系统7朝向钻头方向移动直到卡设在所述卡槽22内；具体的，当一次掘进完成后，钻机停止工作，将所述短节外壳2和所述测量短节主体1拆卸，将球体11装进所述喇叭口23，然后在将所述测量短节主体1与所述短节外壳2连接，继续进行二次掘进，装入所述喇叭口23的球体11在冷却液的水压作用下，球体11推动支架71和弹性压缩件73朝向钻头的方向前进，直到所述支架71的所述伸缩卡杆卡设在所述过水通孔21的卡槽22内，摄像头本体76也被推至测量短节的前端进行拍摄，进而获得钻孔内部关键地质信息，拍摄工作结束后，由于测量外壳上在所述卡槽22对应位置处设置有按钮，推动按钮从而顶推所述伸缩卡杆，以使所述伸缩卡杆接触与所述卡槽22的卡设，然后再拆卸掉测量短节主体1，再从过水通孔21中取出小球，完成拍摄系统的复位。
需要说明的是，所述钻杆的过水通道比所述过水通孔21的直径大，有利于球体11随水流前进，所述球体11采用高弹橡胶材料制成，过水管4的内径与球体11直径相同，可以防止水流进入摄像区域，影响拍摄效果。
本发明提供的测量短节的材质以及尺寸可根据对应的钻头以及钻机进行灵活调整，以能够连接不同尺寸的掘进钻头，如使用硬质合金、金刚石、PDC复合片全面钻头等，使钻机具有不同掘进尺寸和掘进能力，从而可实现不同模拟地层岩性条件下的切削掘进工作。
作为优选的实施例，所述测量本体3具有第一中空内腔31，所述过水管4通过轴承10设置在所述第一中空内腔31内；且所述测量本体3的一端外壁设置有第一内螺纹32，另一端的内壁设置有第一外螺纹33，所述第一外螺纹33用于与所述短节外壳2可拆卸连接，所述第一内螺纹32用于与所述钻杆可拆卸连接；所述短节外壳2具有第二中空内腔24，且所述第二中空内腔24包括依次连通的测量本体3容纳腔25、连接腔26和所述过水通孔21，且所述连接腔26内设置有与所述第一外螺纹33匹配连接的第二内螺纹27；所述短节外壳2的远离钻杆端外壁还设置有第二外螺纹28，用于与所述钻头可拆卸连接，也即，所述测量短节本体与所述测量外壳、所述测量本体3与所述钻杆、所述测量外壳与所述钻头均通过螺纹副实现可拆卸连接。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，包括：测量短节主体和短节外壳，所述测量短节主体前端可拆卸设置在所述短节外壳后端的内部，所述测量短节主体尾端用于连接钻杆，所述短节外壳头端用于连接钻头；
所述测量短节主体包括测量本体和设置在所述测量本体中部的过水管，所述测量本体与所述过水管可转动连接，所述测量本体上设置有信息采集系统，用于采集和传输钻头钻进过程的各项参数信息；所述测量本体和所述过水管之间设置有电磁自发电系统，用于为所述信息采集系统供电；
所述短节外壳的中部设有过水通孔，所述过水通孔与所述过水管连通，用于向所述钻头输送冷却液；且所述过水通孔内设置有摄像系统，用于获取钻进过程中围岩内部的信息。
2.根据权利要求1所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述电磁自发电系统包括永磁体、线圈、和电源，所述永磁体设置在所述过水管外壁上，所述线圈设置在所述测量本体内，并能够随所述测量本体转动，所述线圈与所述电源电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述测量短节主体沿其径向自内向外，依次设置有内腔室和外腔室，所述永磁体位于所述内腔室，所述线圈和电源设置在所述外腔室内，所述信息采集系统设置在外腔室，并与所述线圈电性连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述信息采集系统包括传感器模块、无线传输模块，所述无线传输模块与所述传感器模块通讯连接，用于将所述传感器采集的数据信息无线传输给接收终端；所述无线传输模块布置在所述传感器模块上。
5.根据权利要求4所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述传感器模块至少包括用于获取钻头钻进压力的压力传感器、用于获取钻头转速的转速传感器、用于获取钻头扭矩的扭矩传感器、用于获得钻头附近温度的温度传感器中一种或几种。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述摄像系统包括支架、摄像头和弹性压缩件，所述弹性压缩件的一端与所述支架固定连接，所述摄像头设置在所述支架的中部，并朝向所述弹性压缩件的另一端方向；
所述摄像系统可滑动设置在所述过水通孔内，且所述过水通孔内靠近钻头端设置有卡槽，所述支架上设置有伸缩卡杆，且所述伸缩卡杆用于与所述卡槽匹配卡设以限定所述摄像系统的位置；对应的，所述短节外壳沿其径向在对应所述卡槽处设置有复位按钮，用于顶触所述卡杆以解除所述卡槽的卡设。
7.根据权利要求6所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述过水通孔远离所述钻头端为喇叭口，且所述喇叭口内可操作地设置有球体，所述球体在冷却液的推进作用下，推动所述摄像系统朝向钻头方向移动直到卡设在所述卡槽内。
8.根据权利要求6所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述支架包括联结部和沿所述联结部周向均布连接的支杆，且至少两个所述支杆为所伸缩卡杆，所述摄像头设置在所述联结部内。
9.根据权利要求6所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述摄像头包括摄像头本体、罩设在所述摄像头本体上的透明防水罩，以及邻近所述摄像头本体并位于所述透明防水罩内的补光灯。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节，其特征在于，所述测量本体具有第一中空内腔，所述过水管通过轴承设置在所述第一中空内腔内；且所述测量本体的一端外壁设置有外螺纹，另一端的内壁设置有外螺纹，所述外螺纹用于所述短节外壳可拆卸连接，所述外螺纹用于所述钻杆可拆卸连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310970660.1A CN116927764A (zh) | 2023-08-03 | 2023-08-03 | 一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310970660.1A CN116927764A (zh) | 2023-08-03 | 2023-08-03 | 一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116927764A true CN116927764A (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=88378961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310970660.1A Pending CN116927764A (zh) | 2023-08-03 | 2023-08-03 | 一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116927764A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117418782A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于地质导向的管线道路穿越设备 |
| CN117591984A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 湖北楚天联发路桥养护有限公司 | 基于深度学习的桥梁顶推路径监控方法及系统 |
-
2023
- 2023-08-03 CN CN202310970660.1A patent/CN116927764A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117418782A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于地质导向的管线道路穿越设备 |
| CN117418782B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-04-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于地质导向的管线道路穿越设备 |
| CN117591984A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 湖北楚天联发路桥养护有限公司 | 基于深度学习的桥梁顶推路径监控方法及系统 |
| CN117591984B (zh) * | 2024-01-17 | 2024-04-09 | 湖北楚天联发路桥养护有限公司 | 基于深度学习的桥梁顶推路径监控方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116927764A (zh) | 一种随钻感知围岩地层岩性与地质结构的测量短节 | |
| CN103196421B (zh) | 自动巡检式分层沉降仪 | |
| CN202081888U (zh) | 一种近钻头地质导向系统 | |
| CN204253027U (zh) | π近钻头伽玛测井仪 | |
| CN105910531B (zh) | 基于完全温度补偿技术的原位数字化型三维孔壁应变计 | |
| CN103233722B (zh) | 一种煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统及其使用方法 | |
| CN104062691B (zh) | 高精度海底地温梯度探测设备 | |
| CN107701170A (zh) | 一种近钻头成像测量装置与方法 | |
| CN113482597A (zh) | 一种地质岩心钻探参数孔底自动监测装置 | |
| CN114033361A (zh) | 一种近钻头多参数井下随钻测控系统 | |
| CN114740462A (zh) | 一种深孔壁面应力解除钻机数据实时采集系统及方法 | |
| CN112253094B (zh) | 煤矿井下防爆型钻孔轨迹测量与瓦斯检测系统及其使用方法 | |
| CN102828739B (zh) | 一种井下多参数成像测量系统 | |
| CN209821415U (zh) | 一种深部地下水流速测定装置 | |
| CN204716227U (zh) | 随钻测斜装置 | |
| CN112697003A (zh) | 一种土木工程检测用测距装置 | |
| CN211008525U (zh) | 电动投放短节 | |
| CN209841420U (zh) | 一种便携智能土壤取样器 | |
| CN112067619A (zh) | 用于地质微孔表面裂纹检测的视觉窥视仪及裂纹检测方法 | |
| CN104912543A (zh) | 随钻测斜装置 | |
| CN203905926U (zh) | 高温六参数组合测试仪及测试系统 | |
| CN109594976A (zh) | 一种基于可视化摄影测量的钻孔三维电法随钻测试方法 | |
| CN105898236B (zh) | 智能化数字式钻孔全景摄像装置 | |
| CN215057324U (zh) | 一种井下近钻头和电阻率挂接系统 | |
| CN115263276A (zh) | 一种凿岩台车超前地质预报孔视频探测装置及探测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |