CN205333304U - 孔底动力钻具微型钻探实验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种孔底动力钻具微型钻探实验台，包括框架、动力钻具、动力头、岩石固定装置、泥浆池和泥浆泵，所述动力头设置在框架上方与动力钻具连接，驱动所述动力钻具钻进，所述岩石固定装置设置在动力钻具的下方正对动力钻具设置，所述泥浆泵分别与泥浆池和动力钻具上端连通。该孔底动力钻具微型钻探实验台通过开展不同形式动力钻具，在不同的水力参数(压力、流量)，不同的钻探工艺(取心钻头、钻压等参数)，不同的地层条件(不同岩石)等条件下的实验工况，来实现不同工况下的动力钻具结构优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻进领域，尤其涉及一种孔底动力钻具微型钻探实验台。
背景技术
在现有技术中，井下动力钻具是地球深部探测、超深井钻探不可缺少的关键设备，目前，已经在石油钻井和地质超深井钻探领域得到了广泛应用。井下动力钻具微钻实验台是开展动力钻具前期性能测试，动力钻具原理研究，以及动力钻具与钻头匹配的钻探工艺的关键设备。目前，对于动力钻具的测试大多属于原尺寸试验，通常测试周期长、测试成本高、测试精度低、测试数据少，因此，无法适应目前短周期内动力钻具的开发、性能提升以及产品更新迭代的要求。
实用新型内容
针对上述现有技术中的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供在于提供一种能在岩样上进行动力钻具测试的孔底动力钻具微型钻探实验台。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种孔底动力钻具微型钻探实验台，包括框架、动力钻具、动力头、岩石固定装置、泥浆池和泥浆泵，所述动力头设置在框架上方与动力钻具连接，驱动所述动力钻具钻进，所述岩石固定装置设置在动力钻具的下方正对动力钻具设置，所述泥浆泵分别与泥浆池和动力钻具上端连通。
优选地，还包括加载装置，所述加载装置包括支撑板和设置在支撑板四角的四个螺母，对应螺母装配有丝杠5，所述丝杠5通过伺服电机驱动。
优选地，所述岩石固定装置包括岩样固定槽和多个支撑杆，所述岩样固定槽开口向四周水平延伸形成凸台，所述凸台上开有多个通孔，对应每一个通孔在支撑板上设置相应的支撑杆，相对应的支撑板插入到通孔内与通孔滑动配合。
优选地，在所述岩样固定槽下方的支撑板上设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆抵住岩样固定槽的底部，支撑板对应所述液压缸缸体的部位设置有固定槽，所述固定槽上开有供液压缸布设管线的豁口。
优选地，动力头和动力钻具之间还装配有侧式注水器，所述侧式注水器的上端与动力头连接，下端与动力钻具螺纹连接，所述泥浆泵通过管道将泥浆池里的泥浆或清水注入到侧式注水器的注水口。
优选地，所述泥浆池设置在加载装置的下方。
优选地，还包括位移传感器，所述位移传感器设置在任一丝杠的上端。
优选地，还包括保护罩，所述保护罩设置在支撑板上，在所述保护罩上表面开有供动力钻杆穿过的通孔。
优选地，所述动力头包括驱动电机、驱动轮、传动轴和同步轮，所述驱动电机位于驱动轮的下方，所述驱动电机的驱动轴上安装驱动轮，所述驱动轮和同步轮水平设置并通过同步带传动；所述传动轴的上端安装在同步轮上，下端与侧式注水器的上端连接。
与现有技术相比，本实用新型实施例至少具有以下优点：
本实用新型实施例中孔底动力钻具微型钻探实验台通过开展不同形式动力钻具，在不同的水力参数(压力、流量)，不同的钻探工艺(取心钻头、钻压等参数)，不同的地层条件(不同岩石)等条件下的实验工况，来实现不同工况下的动力钻具结构优化。
附图说明
图1为本实用新型孔底动力钻具微型钻探实验台的结构示意图；
图2为本实用新型孔底动力钻具微型钻探实验台的支撑板的主视图；
图3为图2的A-A向剖视图；
图4为本实用新型孔底动力钻具微型钻探实验台的岩样固定槽的主视图；
图5为图4的A-A向剖视图；
图6为本实用新型孔底动力钻具微型钻探实验台的动力头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1-6和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种孔底动力钻具微型钻探实验台，包括框架1、动力钻具2、动力头、岩石固定装置、泥浆池3和泥浆泵，动力头设置在框架1上方与动力钻具2连接，驱动动力钻具2钻进，岩石固定装置设置在动力钻具2的下方正对动力钻具2设置，泥浆泵分别与泥浆池3和动力钻具2上端连通(泥浆泵以及泥浆泵与泥浆池和动力钻具的连接关系为本领域常规技术手段，因此在图1中省略了相应特征)。
如图2所示，还包括加载装置，加载装置包括支撑板4和设置在支撑板4四角的四个螺母，对应螺母装配有丝杠5，丝杠5通过伺服电机驱动。
如图4和图5所示，岩石固定装置包括岩样固定槽9和多个支撑杆6，岩样固定槽9开口向四周水平延伸形成凸台，凸台上开有多个通孔，对应每一个通孔在支撑板4上设置相应的支撑杆6，相对应的支撑板4插入到通孔内与通孔滑动配合。
如图3所示，在岩样固定槽9下方的支撑板4上设置有液压缸7，液压缸7的活塞杆抵住岩样固定槽9的底部，支撑板4对应液压缸7缸体的部位设置有固定槽8，固定槽8上开有供液压缸7布设管线的豁口。液压缸7通过液压油管道与压力变送器连接，将液压油压强转化为电信号，实现钻压的屏显及数据收集。
动力头和动力钻具2之间还装配有侧式注水器10，侧式注水器10的上端与动力头连接，下端与动力钻具2螺纹连接，泥浆泵通过管道将泥浆池3里的泥浆或清水注入到侧式注水器10的注水口。
泥浆池3设置在加载装置的下方。
还包括位移传感器11，位移传感器11设置在任一丝杠5的上端。
还包括保护罩12，保护罩12设置在支撑板4上，在保护罩12上表面开有供动力钻杆穿过的通孔。
如图6所示，动力头包括驱动电机13、驱动轮14、传动轴和同步轮15，驱动电机13位于驱动轮14的下方，驱动电机13的驱动轴上安装驱动轮14，驱动轮14和同步轮15水平设置并通过同步带传动；传动轴的上端安装在同步轮15上，下端与侧式注水器10的上端连接。
孔底动力钻具微型钻探实验台的工作原理是，通过驱动电机13使钻杆作旋转运动，泥浆泵输出具有一定压力和流量的泥浆(清水)驱动动力钻具2作旋转运动，共同输出扭矩和转速；通过加载装置作用在岩石样品上，模拟孔底加压工况，动力钻具2下部旋转中的钻头产生破岩扭矩，钻头在实验台下部的岩石中不断进尺，模拟孔下的动力钻具2取心过程，测试系统实时采集各项参数，并通过人机交互调节主控参数，所有参数都实时显示、存储，以便开展线下分析。
泥浆循环系统利用泥浆泵从泥浆池3里吸取泥浆，输出一定流量和压力的泥浆，通过泥浆管汇，驱动动力钻具2旋转，并使钻具通过的泥浆净化并回到泥浆池3。框架1则主要是完成整体结构的支撑，利用伺服电机的转速调节岩石样品上升速度可实现钻压的调节，驱动电机13在动力钻具2启动过程中提供一定的旋转扭矩带动起顺利旋转，并实现复合式钻进工况。通过实验台的控制系统和前端采集信号的传感器配合可实时测量钻压、压力、流量、钻速、进尺、扭矩、转速等量，可对泥浆泵流量和钻压进行连续调节和控制，将监测结果实时显示在显示器上，并通过八通道数据采集分析系统进行现场数据分析以及数据采集，便于现场分析及后期数据分析。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，包括框架、动力钻具、动力头、岩石固定装置、泥浆池和泥浆泵，所述动力头设置在框架上方与动力钻具连接，驱动所述动力钻具钻进，所述岩石固定装置设置在动力钻具的下方正对动力钻具设置，所述泥浆泵分别与泥浆池和动力钻具上端连通。
2.根据权利要求1所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，还包括加载装置，所述加载装置包括支撑板和设置在支撑板四角的四个螺母，对应螺母装配有丝杠5，所述丝杠5通过伺服电机驱动。
3.根据权利要求1所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，所述岩石固定装置包括岩样固定槽和多个支撑杆，所述岩样固定槽开口向四周水平延伸形成凸台，所述凸台上开有多个通孔，对应每一个通孔在支撑板上设置相应的支撑杆，相对应的支撑板插入到通孔内与通孔滑动配合。
4.根据权利要求3所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，在所述岩样固定槽下方的支撑板上设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆抵住岩样固定槽的底部，支撑板对应所述液压缸缸体的部位设置有固定槽，所述固定槽上开有供液压缸布设管线的豁口。
5.根据权利要求1所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，动力头和动力钻具之间还装配有侧式注水器，所述侧式注水器的上端与动力头连接，下端与动力钻具螺纹连接，所述泥浆泵通过管道将泥浆池里的泥浆或清水注入到侧式注水器的注水口。
6.根据权利要求1所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，所述泥浆池设置在加载装置的下方。
7.根据权利要求2所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，还包括位移传感器，所述位移传感器设置在任一丝杠的上端。
8.根据权利要求2所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，还包括保护罩，所述保护罩设置在支撑板上，在所述保护罩上表面开有供动力钻杆穿过的通孔。
9.根据权利要求1所述的孔底动力钻具微型钻探实验台，其特征在于，所述动力头包括驱动电机、驱动轮、传动轴和同步轮，所述驱动电机位于驱动轮的下方，所述驱动电机的驱动轴上安装驱动轮，所述驱动轮和同步轮水平设置并通过同步带传动；所述传动轴的上端安装在同步轮上，下端与侧式注水器的上端连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106895991A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-27 | 中国地质科学院勘探技术研究所 | 一种模拟月球钻探用的超声波微钻试验台 |
| CN107677439A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-09 | 河南理工大学 | 一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台 |
| CN112983252A (zh) * | 2021-02-27 | 2021-06-18 | 中国地质大学（武汉） | 一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台 |
| CN114059970A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-18 | 吉林大学 | 一种具有振动功能的双向回转多功能实验平台 |
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2016
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| CN106895991A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-27 | 中国地质科学院勘探技术研究所 | 一种模拟月球钻探用的超声波微钻试验台 |
| CN106895991B (zh) * | 2017-03-10 | 2023-10-20 | 中国地质科学院勘探技术研究所 | 一种模拟月球钻探用的超声波微钻试验台 |
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