[发明专利]一种随钻力学性质测试的微钻标定系统与方法

权利要求书

1.一种随钻力学性质测试的微钻标定系统，匹配微钻实验机使用，微钻实验机的钻头（20）设置在微钻实验机横梁（17）底部，其特征在于：微钻实验机的微钻实验机横梁（17）回转轴线由上到下设有进尺传感器（18）和转速监测系统(Ⅱ)，转速监测系统(Ⅱ)设置在微钻实验机的钻头（20）上，转速监测系统(Ⅱ)的正下方设有摆放在微钻实验机的平台上的三层圆盘组合结构(Ⅲ)，三层圆盘组合结构(Ⅲ)包括钻压监测系统(Ⅳ)和扭矩监测系统(Ⅰ)；

所述的转速监测系统(Ⅱ)包括固定架（19），多个永磁磁铁（21），接近开关（22）和紧固螺母（23）；其中多个永磁磁铁（21）为偶数个，对称设置在所述微钻实验机的钻头（20）上，所述接近开关（22）通过固定架（19）水平设置在永磁磁铁（21）一侧，固定架（19）与接近开关（22）连接处设有紧固螺母（23）；

所述三层圆盘组合结构(Ⅲ)包括由下至上设置的第一层铁制圆形底盘（1），第二层铁制圆形底盘（4）和第三层铁制圆形底盘（8），第一层铁制圆形底盘（1）固定在微钻实验机上，第一层铁制圆形底盘（1）的盘面上等间距设有四个M22型号通孔（2），所述第二层铁制圆形底盘（4）圆盘边有四个沿两条相互垂直的直径对称分布的M12型号螺纹孔（7），周边沿直径分布两对M5螺纹孔（5），第二层铁制圆形底盘（4）上表面设有环凹槽（6）；第三层铁制圆形底盘（8）上部设有两条沿着直径方向、互相垂直的T型凹槽（11），T型凹槽（11）内滑动设有四支岩样夹持器（24），所述岩样夹持器（24）沿所述T型凹槽（11）移动，从而用以夹持住任何规格试样；第三层铁制圆形底盘（8）下部内侧设有圆环凹槽（9），第二层铁制圆形底盘（4）上表面的环凹槽（6）与第三层铁制圆形底盘（8）下部的圆环凹槽（9）之间设有推力球轴承（25），周边沿直径分布两对M5螺纹孔（10）；

所述扭矩监测系统（Ⅰ）设置在第二层铁制圆形底盘（4）和第三层铁制圆形底盘（8）之间，扭矩监测系统（Ⅰ）包括围绕三层圆盘组合结构(Ⅲ)设置的多个扭矩监测器，所述扭矩监测器包括微型压力传感器（14）、第一角钢（12）和第二角钢（13），其中第一角钢（12）和第二角钢（13）相对设置，其中第一角钢（12）与第三层铁制圆形底盘（8）连接，第二角钢（13）与第二层铁制圆形底盘（4）连接，微型压力传感器（14）设置在第二角钢（13）上，并与第一角钢（12）之间，微型压力传感器（14）固定在第二角钢（13）上，并与第一角钢（12）接触，第一角钢（12）通过M5螺纹孔（10）固定在第三层铁制圆形底盘（8）下部，所述第二角钢（13）通过M5螺纹孔（5）固定在第二层铁制圆形底盘（4）上；

所述钻压监测系统（Ⅳ）包括多个设置在第一层铁制圆形底盘（1）和第二层铁制圆形底盘（4）之间的压力传感器（15），所述压力传感器（15）的底部通过M12螺纹孔（16）分别与第一层铁制圆形底盘（1）的M12螺纹孔（3）匹配连接，压力传感器（15）的顶部通过螺纹孔（16）分别与第二层铁制圆形底盘（4）的M12螺纹孔（7）匹配连接。

2.根据权利要求1所述的随钻力学性质测试的微钻标定系统，其特征在于：所述第一层铁制圆形底盘（1）的直径为365mm、厚度为10mm；所述第二层铁制圆形底盘（4）的直径为356mm、厚度为100mm，圆盘上部内设有深度为1mm、内径为240mm、外径为300mm的圆环凹槽（6）；所述第三层铁制圆形底盘（8）的直径为417mm、厚度为22mm，圆盘下部内侧设有深度1mm、内径240mm、外径300mm的圆环凹槽（9）。

3.根据权利要求1所述的随钻力学性质测试的微钻标定系统，其特征在于：在第一层铁制圆形底盘（1）和所述第二层铁制圆形底盘（4）之间安装的四只压力传感器（15），输出的压力值总和为钻进压力；

式中，F₁、F₂、F₃、F₄分别是四只压力传感器的输出值，单位N；

所述钻压监测系统（Ⅳ）除监测上部钻进压力外，还用于支撑所述钻压监测系统（Ⅳ）上部结构，连结固定所述第一层铁制圆形底盘（1）和所述第二层铁制圆形底盘（4）。