[发明专利]微钻实验平台

说明书

一种微钻实验平台，包括回转系统、液压给进系统、钻井液循环系统、移动与夹持装置、数据采集及控制系统。回转系统的同步带传递扭矩，主轴转速可无极调速。液压给进系统提供钻进所需钻压，钻压可调节，主轴钻具沿垂直方向上下移动。钻井液循环系统使钻井液能循环使用，移动与夹持装置包括能夹持块状岩样和圆柱状岩样。数据采集及控制系统可采集并调控进尺深度、转速、工作油压、泵量等参数。本发明结构简单、运行可靠，能够精准显示主要钻进参数。可用来评价钻头以及钻头与地层适应性，判定不同岩样(地层特点)有效选择钻进规程参数之间定量关系等，也可用于教学、科研。

技术领域

本发明涉及一种微钻实验平台装置，特别指一种用于模拟现场钻探的实验平台。可获取主要钻进参数，评价钻头以及钻头与地层适应性，判定不同岩样(地层特点)有效选择钻进规程参数之间定量关系等。

背景技术

地质钻探需要选择合理的组合钻进方法和规程参数，目前经济可行的方法是使用微钻实验平台装置在室内模拟钻取岩样，获取主要钻进参数，如主轴转速、钻压、泵量等，从而选择与地层特点适应的组合钻进方法。通过使用可控制编程系统和测量元件实现钻进参数数据采集与调控的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室内模拟钻探的微钻实验平台，其结构简单、运行可靠，能够准确获取实验数据。可根据需要更换钻头及岩心管，主轴转速、工作油压、泵量、进尺深度可以数据采集与调控。机械密封总成保证泵送钻井液时，主轴回转而高压水管保持相对静止。两种岩样夹持装置可夹持块状、圆柱状岩样，夹持装置外部有防喷装置。设计多级过滤沉淀箱，可有效过滤沉淀岩粉。直线导轨搭配液压缸实现主轴钻具直线往返运动。实现智能钻进控制，设置自动模式和手动模式两种。

一种微钻实验平台，包括回转系统、液压给进系统、钻井液循环系统、移动与夹持装置、数据采集与控制系统；

所述的回转系统包括圆弧齿型同步带及带轮、电动机、动力头、岩心管及钻头，电动机通过圆弧齿型同步带及带轮与动力头连接，动力头与莫氏刀柄连接，莫氏刀柄与岩心管及钻头连接，钻头内有卡簧。由电动机提供扭矩，圆弧齿型同步带及带轮将扭矩传递给动力头，带动岩心管与钻头回转碎岩。

所述的液压给进系统包括液压站和液压缸，液压站的进油口、回油口与液压缸连接，液压缸与承载平台连接，承载平台与滑块连接，滑块与直线导轨连接，承载平台与动力头连接，承载平台与电动机张紧装置连接。液压站提供工作压力给液压缸，液压缸推动承载平台在直线导轨上下移动，提供碎岩所需钻压。

所述的钻井液循环系统包括多级过滤沉淀箱，多级过滤沉淀箱中有工程污水潜水电泵，工程污水潜水电泵连接高压水管，高压水管连接机械密封总成，机械密封总成连接动力头,机械密封总成以法兰盘与圆弧齿型同步带及带轮固定。高压水管安装电子涡轮流量计，高压水管安装控制水阀。钻井液通过高压水管流经机械密封总成、动力头，岩心管与钻头，进入防喷装置，通过钻井液循环水管流回多级过滤沉淀箱。

所述的岩样夹持与移动装置包括圆柱状岩样夹持装置、块状岩样夹持装置、防喷装置和十字滑台；十字滑台上安置防喷装置，防喷装置内置圆柱状岩样夹持装置和块状岩样夹持装置。

所述的机械密封总成包括套筒、套筒盖、深沟球轴承和水管，套筒盖套在套筒上端，水管穿过套筒盖位于套筒中，深沟球轴承套在水管上并位于套筒盖的内侧，套筒内部的水管与套筒内壁之间的空间为机械密封的安装处。

所述的多级过滤沉淀箱具有三个箱体，设置两道过滤。

所述的数据采集与控制系统包括、触控操作屏、编码器、压力传感器、上限位传感器、下限位传感器、进深测量卡尺、变频器、PLC、BD板、电子涡轮流量计；编码器和进深测量卡尺能测量进尺深度，编码器能由PLC编程设置钻头快速下降高度；压力传感器能测量工作油压，上限位传感器和下限位传感器能控制限位，变频器能调转速，电子涡轮流量计能测量泵量，PLC编程能设置数据采集与调控元件，使数据和操作显示在触控操作屏上。