[发明专利]一种实验用岩石定向取芯钻进装置和方法

权利要求书

1.一种实验用岩石定向取芯钻进装置，其特征在于，包括钻井框架，固定于所述钻井框架内的钻机旋转系统、升降系统和旋转定向系统，分别通过液压管线与所述升降系统和旋转定向系统连接的伺服液压系统，和分别与所述伺服液压系统和钻机旋转系统电连接的控制系统；

所述控制系统分别用于控制所述钻机旋转系统的旋转速度，通过所述伺服液压系统控制所述升降系统的升降速度和升降幅度，通过所述伺服液压系统控制所述旋转定向系统的旋转角度；

所述旋转定向系统的旋转平台用于承载待定向钻进的岩样，所述升降系统的钻取支撑平台用于固定支撑所述钻机旋转系统。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转定向系统还包括倾斜传动缸，所述倾斜传动缸与所述伺服液压系统通过液压管线连接；

所述伺服液压系统设置有角度控制器，所述角度控制器与所述控制系统电连接，所述角度控制器根据所述控制系统的旋转指令，通过控制所述倾斜传动缸控制所述旋转平台的旋转角度。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋转定向系统还包括锁紧机构；

所述锁紧机构与所述控制系统电连接，所述锁紧机构根据所述控制系统的锁紧指令锁紧所述倾斜传动缸，使得所述旋转平台固定。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻机旋转系统包括旋转电机、减速机构、钻杆和钻取连接器；

所述钻取连接器用于连接钻头，所述钻杆与钻取连接器固定连接，所述减速机构与所述控制系统电连接，所述减速机构根据所述控制系统的旋转指令，通过控制所述旋转电机控制所述钻杆和钻取连接器的旋转速度。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述钻机旋转系统还包括钻头扶正器和自定心连接机构；

所述自定心连接机构设置于所述钻取连接器与钻杆之间，用于使得所述钻取连接器同心旋转。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述钻杆中空，所述升降系统的钻取支撑平台设置有注水系统，用于向所述钻杆的中空腔体注水。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钻井框架包括上连接板、下连接板及扶正连接杆；

所述下连接板的上表面设置有泄水槽。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻井框架包括上连接板、下连接板及扶正连接杆，所述上连接板设计有允许所述钻机旋转系统通过的镂空槽。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述升降系统还包括往复传动缸和往复扶正架；

所述钻井框架的扶正连接杆中空，所述往复传动缸设置于所述扶正连接杆的中空腔体内，所述往复传动缸通过液压管线与所述伺服液压系统连接。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述伺服液压系统设置有升降控制器，所述升降控制器与所述控制系统电连接；

所述升降控制器根据所述控制系统的升降指令，通过控制所述往复传动缸控制所述升降系统的钻取支撑平台的升降速度和升降幅度。

11.如权利要求1～10任一项所述的装置，其特征在于，所述旋转定向系统的旋转平台设置有岩样锁紧机构，用于锁紧所述旋转平台承载的岩样。

12.一种实验用岩石定向取芯钻进方法，其特征在于，包括：

将岩样固定于如权利要求1～11任一项所述的实验用岩石定向取芯钻进装置的旋转定向系统的旋转平台；

向所述装置的控制系统输入钻进控制指令，所述钻进控制指令包括钻机旋转系统的旋转速度、升降系统的升降速度和升降幅度及旋转定向系统的旋转角度；

通过所述装置对所述岩样进行定向钻进。