[实用新型]一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节

说明书

本实用新型提供一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节，包括壳体和端盖，壳体下端开口且开口被端盖盖合，壳体内设有上纳米盘、下纳米盘和电路板，下纳米盘固定于壳体内，上纳米盘设置于下纳米盘上部且二者贴合，上纳米盘和下纳米盘分别连接电路板，端盖中部固定有中轴，中轴贯穿下纳米盘、上纳米盘和壳体上端，且中轴与上纳米盘固定连接，壳体上端连接涡轮钻具的涡轮，端盖连接涡轮钻具的钻头，钻头转动带动端盖转动使中轴转动，从而使上纳米盘转动并与下纳米盘发生相对转动摩擦发电，电路板检测发电频率并根据发电频率计算出涡轮钻具转速。本实用新型的有益效果：无需额外添加转速传感器即可测量涡轮钻具转速，环境适应性强。

技术领域

本实用新型涉及地质钻井及仪器仪表领域，尤其涉及一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节。

背景技术

随着中国经济和社会的持续快速发展，对地下矿产资源的需求和消耗量亦逐年增加，使得矿产资源紧缺的供需矛盾日益突出，矿产资源的供给和保障问题已成为制约中国经济发展的瓶颈问题。然而，现阶段中国大部分地区的浅层矿产资源已被探明且开采趋于枯竭，而相关的研究成果表明中国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源，因此加强深部找矿势在必行。

深部找矿时，一般采用涡轮钻具进行钻进，利用涡轮钻机提供的动力将不同地层深度的岩石取到地表，随后对岩石的矿物成分进行分析，并通过进一步建模计算后便可得到不同地层深度的矿物组成、分布及储量等信息。

对于涡轮钻具而言，涡轮钻具的转速是衡量及控制涡轮钻具钻进效率的重要参数之一，因此很有必要对涡轮钻具在井下工作时的转速进行测量，但由于涡轮钻具在井下工作时的特殊工况环境(高温、高压及强振动)，导致现有的转速测量方法在井下使用时存在诸如需要破坏涡轮钻具进行安装、安装精度要求过高、体积过大、温漂等诸多问题，导致测量误差较大，无法满足涡轮钻具井下转速测量的需要，因此，急需研制一种精度较高，且适合涡轮钻具井下工况环境要求的转速测量短节。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节。

本实用新型的实施例提供一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节，包括上部的中空壳体和下部的端盖，所述壳体下端开口且所述开口被所述端盖盖合，所述壳体内设有上纳米盘、下纳米盘和电路板，所述下纳米盘固定于所述壳体内，所述上纳米盘设置于所述下纳米盘上部且二者贴合，所述上纳米盘和所述下纳米盘分别连接所述电路板，所述端盖中部固定有中轴，所述中轴贯穿所述下纳米盘、所述上纳米盘和所述壳体上端，且所述中轴与所述上纳米盘固定连接，所述壳体上端连接涡轮钻具的涡轮，所述端盖连接所述涡轮钻具的钻头，所述钻头转动带动所述端盖转动使所述中轴转动，从而使所述上纳米盘转动并与所述下纳米盘发生相对转动摩擦发电，所述电路板检测发电频率并根据发电频率计算出所述涡轮钻具转速。

进一步地，所述上纳米盘和所述下纳米盘均为圆形板，所述上纳米盘上环绕其圆心设有多个均匀分布的上穿孔，任意相邻两所述上穿孔之间为纳米材料层，所述下纳米盘上环绕其圆心设有多个均匀分布的下穿孔，所述下穿孔的数量与所述上穿孔的数量相同，任意相邻两所述下穿孔之间为纳米材料层，所述上纳米盘转动时，所述上纳米盘的每一纳米材料层通过任一所述下穿孔时不发生摩擦，通过所述下纳米盘的任一纳米材料层时摩擦发电。

进一步地，所述电路板连接可充电电池，所述电池为所述电路板供电，所述可充电电池连接所述上纳米盘和所述下纳米盘，所述上纳米盘和所述下纳米盘摩擦产生电能为所述电池供电。

进一步地，所述壳体内还设有固定座，所述电路板固定于所述固定座上。

进一步地，所述内壳内设有弹簧，所述弹簧上端支撑固定座，下端支撑于所述电池。

进一步地，所述壳体上端设有阶梯孔，所述阶梯孔上部螺纹连接上密封盖，所述中轴上端贯穿所述阶梯孔下部且伸入所述上密封盖内部。