[发明专利]一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台

说明书

本发明公开一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台，包括钻塔总成、动力头总成、液压操作系统和岩样夹具；钻塔总成中，底架固定在室内地面上，钻塔固定在底架上，给进油缸设置在钻塔左右两侧的框架之中，岩样移动装置设置在底架上；动力头总成中，动力头通过给进油缸安装座与钻塔中的两给进油缸均连接，水龙头、润滑系统均设置在动力头上；液压操作系统中，液压泵站通过线缆与控制柜连接并通过液压软管与给进油缸相连，操作台通过线缆与控制柜和动力头均连接；岩样夹具通过螺栓固定在岩样移动装置的上滑架之上。本发明具有稳定性高、可试验钻头直径大的优点，同时，基于操作台可使实验平台的操作更为简便可行，试验过程更为智能化。

技术领域

本发明涉及钻探模拟机械技术领域，尤其涉及一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台。

背景技术

随着国民经济大力发展，社会对矿产资源的需求不断增加，而开采地下资源每年所要消耗的资金以及材料成本越来越大，所以钻探技术的提高以及钻进工艺的选择越来越重要。钻孔施工过程中钻头的质量，直接影响钻井施工进度。因此，研制钻进效率高、成本低廉、使用寿命长的新型钻头显得尤为重要。

目前主要有用于地质岩心钻探的金刚石钻头、煤田钻探的复合片钻头还有用于石油钻井的牙轮钻头等等。金刚石钻头以及其他钻头的结构设计、胎体配方以及制造方法通常是根据钻探现场的使用数据，比如使用时效、使用寿命、磨损情况等来决定的。因此，在工程现场，技术人员一般会通过实际钻进结果对钻头性能进行测试分析。由于不同地域地层存在很大情况差异以及人为因素的影响其测试结果差异很大，导致这种试验的结果通常是不全面的。

已有的微钻实验台主要存在下述问题：(1)现有微钻实验台多是以台钻为原型进行设计；(2)只能对尺寸较小(直径≤60mm)的金刚石钻头或PDC钻头进行试验；(3)检测功能单一，自动化程度低。

基于以上情况，研制微钻实验台，使之用于指导学生开展针对地质、有色、煤炭、石油等部门关于钻探(井)工艺技术和钻探(井)工具研制与测试的教学和科研工作是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台，具有稳定性高、可试验钻头直径大的优点，同时，基于操作台可使实验平台的操作更为简便可行，试验过程更为智能化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于室内钻进模拟的顶驱式微钻实验平台，包括钻塔总成、动力头总成、液压操作系统和岩样夹具；

所述钻塔总成包括底架、钻塔、给进油缸、岩样移动装置，底架采用工字钢焊接而成，底架固定在室内地面上，钻塔为框架式桁架结构且其左右两侧均为四边棱柱形框架，钻塔固定在底架上，给进油缸设置在钻塔左右两侧的框架之中，岩样移动装置设置在底架上，岩样移动装置分为上滑架和下滑架两部分，下滑架通过沿底架横向设置的滑轨与底架相连，上滑架通过沿底架纵向布置的滑轨与下滑架相连，从而实现带动岩样沿底架横向或纵向移动的功能；

所述动力头总成包括动力头、水龙头、润滑系统、给进油缸安装座，动力头通过给进油缸安装座与钻塔中的两给进油缸均连接，水龙头、润滑系统与动力头连接，动力头的输出轴上设有钻杆和钻头；

所述液压操作系统包括液压泵站、控制柜、操作台以及液压软管，液压泵站通过线缆与控制柜连接并通过液压软管与给进油缸相连，操作台通过线缆与控制柜和动力头均连接；

所述岩样夹具通过螺栓固定在岩样移动装置的上滑架之上。

进一步的，所述岩样移动装置的上滑架上设有挡水罩，挡水罩底部设有排水管，挡水罩用于遮挡岩样，防止试验过程中钻井液飞溅。