[发明专利]动力钻具实验扶正装置

说明书

本发明公开了一种动力钻具实验扶正装置，包括框架，框架上安装两块相对设置的扶正板，两块扶正板的相对面上均设置有两个竖直的扶正钢筒，四个扶正钢筒中心区域为动力钻具穿过的扶正通道；扶正钢筒内装填多个钢球，钢球直径与扶正钢筒的内径相同，相邻钢球之间设置有垫片，位于顶端和底端的钢球通过扶正钢筒的封头卡住；扶正钢筒对应扶正通道的筒壁开让位豁口，扶正钢筒内的钢球通过让位豁口与扶正通道内的动力钻具接触。本发明采用可滑动双轨设计，能够适应钻杆不同位置的工况。可在横梁上滑动的扶正板可以根据钻具偏转钻孔轴线位移大小，在一定弹性范围内调节对钻杆扶正强度，稳定钻杆完成钻具相关实验。

技术领域

本发明涉及地质勘探实验领域，尤其涉及一种动力钻具实验扶正装置。

背景技术

在现有技术中，在钻具钻进实验过程中，由于钻具较长，整体柔性较大，使得钻具旋转不稳定，导致钻具发生横向振动、钻头损坏，影响实验数据采集。因此，保证钻具旋转稳定，减小偏离轴线的相对位移对提高实验效率将起到关键性的作用，对此本文设计了钻具实验扶正装置。

在国内外对于钻具实验扶正的研究几乎空白，在实际钻孔施工中，通常采用稳定器与孔壁相组合来使钻杆轴线尽可能接近钻孔中心线，其结构比较简单，是带有肋骨片的粗径接头，可分为钻柱型和井底型。然而，在钻具实验中，钻杆悬空回转，缺少周围钻孔壁的支撑极大减弱了稳定器的作用，实验效果不理想，因此需要外在的一个扶正设备扶正钻杆钻孔。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种钻具实验中起辅助作用的钻具扶正装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动力钻具实验扶正装置，包括框架，框架上安装两块相对设置的扶正板，两块扶正板的相对面上均设置有两个竖直的扶正钢筒，四个扶正钢筒中心区域为动力钻具穿过的扶正通道；扶正钢筒内装填多个钢球，钢球直径与扶正钢筒的内径相同，相邻钢球之间设置有垫片，位于顶端和底端的钢球通过扶正钢筒的封头卡住；扶正钢筒对应扶正通道的筒壁开让位豁口，扶正钢筒内的钢球通过让位豁口与扶正通道内的动力钻具接触。

在本技术方案中，通过在两块平行扶正板的四个扶正钢筒内装填的钢球与钻具之间的滚动支撑，能够有效起到钻具在钻进过程中扶正的作用。钢球可随着钻杆横向和纵向滚动，同时多个钢球与钻杆之间的接触几乎可视为点接触，此种配合方式使得两者之间的摩擦面积最小，使钻杆受到的横向和纵向的摩擦阻力最小，最大限度的降低外部辅助设备对钻进实验本身产生的影响。

优选地，扶正板通过上下两条横梁悬挂安装在框架上，框架开有供横梁水平移动的滑腔；其中一块扶正板上的横梁通过夹具在滑腔内定位，另一块扶正板上的横梁在滑腔内自由滑动。

在该优选的技术方案中，通过固定一块扶正板，另一块扶正板能沿滑腔自由滑动的方式可以任意调整扶正板之间形成的扶正通道的位置，从而更好的配合钻具进行调整；当解除夹具时，两块扶正板均可在滑腔内自由滑动。

优选地，还包括扶正杆，扶正杆以与扶正板的板面垂直的方向依次插入两块扶正板。

在该优选的技术方案中，通过扶正杆去限定两扶正板的平行度，保证四个扶正钢筒内钢球与钻具接触时的受力均匀。

优选地，所述扶正钢筒的封头为水平安装在扶正钢筒端部的转杆，转杆的圆周面与和其接触的钢球球面滚动配合。

在该优选的技术方案中，用转杆作为封头能够减少钢球与封头之间的摩擦面，球面与圆柱面之间的摩擦面较小，封头对钢球产生的摩擦阻力也较小；同时，转杆方便拆卸。

优选地，所述夹具包括抵接在横梁端部的定位板和位于框架内部的两块夹板，夹板分别设置在横梁的两侧与横梁的侧面抵接，定位板在横梁端面两侧形成翼板；夹板与翼板之间通过螺栓连接并通过螺母预紧，夹板与翼板夹住滑腔上下两侧的框架结构。