[发明专利]一种随钻力学性质测试的微钻标定系统与方法

说明书

本发明公开的一种随钻力学性质测试的微钻标定系统与方法，适用于多层薄层状岩石、坚硬土、多层材料。匹配微钻实验机使用，微钻实验机的钻头设置在微钻实验机横梁底部，微钻实验机的微钻实验机横梁回转轴线由上到下设有进尺传感器和转速监测系统，转速监测系统设置在微钻实验机的钻头上，转速监测系统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，三层圆盘组合结构包括钻压监测系统和扭矩监测系统。其对在钻进参数能够达到实时监测、连续采集的效果，设备操作简单，方便使用，具有良好的实用价值。

技术领域

本发明专利涉及一种微钻标定系统与方法，尤其适用于多层薄层状岩石、坚硬土、多层材料的一种随钻力学性质测试的微钻标定系统与方法。

背景技术

微钻试验装置是钻探行业研究岩石可钻性、进行室内模拟钻进的一种小型钻机模拟平台，主要通过台式钻机改造而成，或专门制作的可调速、调扭矩、控制给进速度的小型模拟装置。一般是把岩块卡夹在一个带有给进压力的底座上，钻头安装在扭矩或转速可调的动力头上，主要检测不同钻头、钻孔直径、钻速、冲洗液流量、冲洗液性质的钻进效率、碎岩的工作状态，用于确定最优的工艺参数、冲洗液改性配方、岩石的可钻性等级等指标。由于基于钻进参数和碎岩效率设计，钻进过程中较少进行扭矩、转速、进尺速度、泵压、振动等与样品物理力学性质关系的分析，现有的装备有的对中不准、给进控制不精细，缺少测量部件安装条件，也不具备进行精细测试条件。因此，着手于一种新的方法：在钻进过程中，实时获得钻进参数(钻压，钻速，转速，扭矩，轴向位移，冲洗液量等)，为今后通过钻进参数建立获取被测样品物性或力学参数和特征的技术方法奠定基础。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供一种结构简单，使用方便的随钻力学性质测试的微钻标定系统与方法

为实现上述技术目的，本发明的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，微钻实验机的钻头设置在微钻实验机横梁底部，微钻实验机的微钻实验机横梁回转轴线由上到下设有进尺传感器和转速监测系统，转速监测系统设置在微钻实验机的钻头上，转速监测系统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，三层圆盘组合结构包括钻压监测系统和扭矩监测系统；

所述的速监测系统包括固定架，多个永磁磁铁，接近开关和紧固螺母；其中多个永磁磁铁为偶数个，对称设置在所述微钻实验机的钻头上，所述接近开关通过固定架水平设置在永磁磁铁一侧，固定架与接近开关连接处设有紧固螺母；

所述三层圆盘组合结构包括由下至上设置的第一层铁制圆形底盘，第二层铁制圆形底盘和第三层铁制圆形底盘，第一层底盘固定在微钻实验机上，第一层底盘的盘面上等间距设有四个M22型号通孔，所述第二层底盘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，周边沿直径分布两对M5螺纹孔，第二层底盘上表面设有环凹槽；第三层圆盘圆盘上部设有两条沿着直径方向、互相垂直的T型凹槽，T型凹槽内滑动设有四支搭配所述岩样夹持器，所述岩样夹持器可沿所述T型槽移动，从而用以夹持住任何规格试验岩样；第三层圆盘下部内测设有圆环凹槽，第二层底盘上表面的环凹槽与第三层圆盘下部的圆环凹槽之间设有推力球轴承，周边沿直径分布两对M5螺纹孔；

所述扭矩监测系统设置在第二层铁制圆形底盘和第三层铁制圆形底盘之间，扭矩监测系统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、第一角钢和第二角钢，其中第一角钢和第二角钢相对设置，其中第一角钢与第三层铁制圆形底盘连接，第二角钢与第二层铁制圆形底盘连接，微型压力传感器设置在第二角钢上并与第一角钢之间，微型压力传感器固定子啊第二角钢上并与第一角钢接触，第一角钢通过M5螺纹孔固定在第三层圆盘下部，所述第二角钢通过M5螺纹孔固定在第二层圆盘上；

所述钻压监测系统包括多个设置在第一层铁制圆形底盘和第二层铁制圆形底盘之间的压力传感器，所述压力传感器的底部通过M12螺纹孔分别与第一层圆盘的M12螺纹孔匹配连接，压力传感器的顶部通过螺纹孔分别与第二层圆盘的M12螺纹孔匹配连接。