[发明专利]一种冲击旋转钻井实验装置

摘要

本发明公开了一种冲击旋转钻井实验装置，它包括基础底座、冲击载荷控制机构、钻压控制机构、岩石夹持机构、钻杆（1）、岩屑清理机构、测量系统、转速控制机构和转换接头（2），测量系统由钻压传感器（3）、扭矩传感器（4）、加速度传感器I（5）、加速度传感器II（6）和位移传感器（7）组成；钻杆（1）的大直径花键筒段与转换接头（2）花键连接，转换接头（2）的另一端经螺纹连接有扭矩传感器（4），扭矩传感器（4）经螺纹连接有钻头（13）。本发明的有益效果是：能够单独并精确控制各影响因素、准确测量各响应参数、降低实验成本、提供冲击频率范围大、冲击载荷多样、工作可靠、使用寿命长。

主权项

一种冲击旋转钻井实验装置，其特征在于：它包括基础底座、冲击载荷控制机构、钻压控制机构、岩石夹持机构、钻杆（1）、岩屑清理机构、测量系统、转速控制机构和转换接头（2），所述的测量系统由钻压传感器（3）、扭矩传感器（4）、加速度传感器I（5）、加速度传感器II（6）和位移传感器（7）组成；所述的基础底座由连接于地面的水泥底座（8）和经地脚螺钉固定在水泥底座（8）上的槽钢底座（9）组成，槽钢底座（9）的顶部上且沿槽钢底座（9）的一端到另一端顺次设置有支持板I（10）、支持板II（11）和支持板III（12）；所述的钻杆（1）由相连接的大直径花键筒段和小直径圆筒段组成，钻杆（1）的大直径花键筒段与转换接头（2）花键连接，钻杆（1）的小直径圆筒段转轴旋转安装在支持板I（10）和支持板II（11）之间，转换接头（2）的另一端经螺纹连接有扭矩传感器（4），扭矩传感器（4）经螺纹连接有钻头（13）；所述的冲击载荷控制机构由固定于地面并水平放置的冲击载荷发生器（14）、经螺钉连接在冲击载荷发生器（14）台面上的法兰盘（15）、冲击杆（16）、半球形冲头（17）和冲击杆校正装置（18）组成，冲击杆（16）的一端设置在法兰盘（15）上，冲击杆（16）的另一端设置在钻杆（1）的小直径圆筒段内，半球形冲头（17）设置在钻杆（1）的小直径圆筒段内，且半球形冲头（17）经螺纹连接在冲击杆（16）上，半球形冲头（17）与转换接头（2）的端面接触，冲击杆校正装置（18）设置在钻杆（1）与法兰盘（15）之间；所述的转速控制机构由伺服电机（19）、与伺服电机（19）连接的变频器（20）、小直径同步齿轮（21）、大直径同步齿轮（22）和同步带（23）组成，小直径同步齿轮（21）安装在伺服电机（19）的输出端，大直径同步齿轮（22）安装在钻杆（1）的小直径圆筒段上，小直径同步齿轮（21）与大直径同步齿轮（22）之间安装有同步带（23）；所述的岩石夹持机构设置在钻头（13）与支持板III（12）之间，岩石夹持机构由设置在槽钢底座（9）上的导轨（24）、滑套（25）和岩石夹持器组成，滑套（25）安装在导轨（24）上，岩石夹持器由带有缺口的机壳（26）、角度调整螺钉（27）、角度调整块（28）和位置调整螺钉（29）组成，机壳（26）的缺口朝向钻头（13）设置且固定在滑套（25）上，机壳（26）的两侧面和底部均设置有位置调整螺钉（29），机壳（26）的端面上设置有角度调整螺钉（27），角度调整螺钉（27）上铰接有角度调整块（28），角度调整块（28）设置在机壳（26）内，所述的机壳（26）的缺口处设置有防尘罩（30），机壳（26）的端面上还设置有法兰II（31），法兰II（31）内设置有推力滚子轴承（32）；所述的钻压控制机构由推杆（33）和连接在支持板III（12）上的液压缸（34）组成，液压缸（34）的活塞杆上连接有推杆（33），推杆（33）上经螺纹连接有钻压传感器（3），钻压传感器（3）与推力滚子轴承（32）同心接触；所述的岩屑清理机构由空气压缩机（35）与对准钻头（13）钻进方向的且用于清理岩屑的喷头（36）组成，喷头（36）设置在槽钢底座（9）上，喷头（36）与空气压缩机（35）连接；所述的位移传感器（7）设置在支持板III（12）与机壳（26）之间，所述的加速度传感器I（5）设置在法兰盘（15）的端面上，所述的加速度传感器II（6）设置在机壳（26）的端面上。