[发明专利]一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统及试验方法，试验系统包括试验台机械体和传感器组件，以及根据传感器组件的采集数据对试验台机械体进行控制的控制系统；试验台机械体包括底座、岩样箱和液压马达，底座上水平设置有推移机构，底座上竖直设置有进给机构，进给机构上水平设置有手动调节机构；传感器组件包括转速检测传感器模块和钻进深度检测传感器模块，以及用于检测液压马达实时钻压的钻压检测传感器模块。本发明设计合理，通过传感器组件检测液压马达实时状态参数，进而通过控制系统对液压马达进行实时调节，使液压马达适应岩层的软硬程度，为实际应用奠定理论基础，效果显著，便于推广。

技术领域

本发明属于钻机试验领域，具体涉及一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统及试验方法。

背景技术

钻机是地质勘探中常用的机械设备，其主要作用就是带动钻具钻头破坏岩石打孔，可用于矿产资源的探测，在煤矿中的使用主要用于煤层气的抽取以及矿山应急救援时生命通道的搭建，因此钻机在煤矿中得到广泛的使用。虽然我国煤矿资源丰富，但是地质条件复杂多变，各地区岩层条件又存在明显的差异，现有钻机在作业过程中，操作人员根据钻机的返浆情况调整钻进参数，这种方法虽然可以针对不同的地层条件采用相应的钻进参数，然而最大的缺陷是存在延时性，导致钻机对复杂岩层的感知能力与适应能力不足，在钻进不同岩层时不能及时采用合理的钻进工艺，这会极大的损害钻具寿命，甚至发生钻杆折断等事故。因此，现有的钻机有着钻进效率低，钻进成本高等问题，有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统及试验方法，其系统结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在钻机试验中，通过传感器组件检测液压马达实时状态参数，进而通过控制系统对液压马达进行实时调节，使液压马达适应当前岩层的软硬程度，为实际应用奠定理论基础，效果显著，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统，包括试验台机械体和安装在所述试验台机械体上的传感器组件，以及根据所述传感器组件的采集数据对试验台机械体进行控制的控制系统；所述试验台机械体包括底座、岩样箱和液压马达，所述底座上水平设置有用于带动岩样箱在Y轴移动的推移机构，所述底座上竖直设置有用于带动液压马达在Z轴移动的进给机构，所述进给机构上水平设置有用于带动液压马达在X轴移动的手动调节机构；所述传感器组件包括用于检测液压马达实时转速的转速检测传感器模块和用于检测液压马达实时钻进深度的钻进深度检测传感器模块，以及用于检测液压马达实时钻压的钻压检测传感器模块；所述控制系统包括PLC控制器和与PLC控制器输出端连接的液压控制回路，所述转速检测传感器模块、钻进深度检测传感器模块和钻压检测传感器模块均与PLC控制器的输入端连接。

上述的一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统，所述推移机构包括水平设置在底座上的相互平行的第一导轨和第二导轨，所述岩样箱滑动连接在第一导轨和第二导轨上，所述第一导轨和第二导轨之间设置有第一液压缸，所述第一液压缸的活动端与岩样箱之间连接有第一连接板。

上述的一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统，所述进给机构包括竖直设置在底座两侧的第一支架和第二支架，所述第一支架上竖直设置有第一导杆和第二导杆，以及位于第一导杆和第二导杆之间的第二液压缸；所述第二支架上竖直设置有第三导杆和第四导杆，以及位于第三导杆和第四导杆之间的第三液压缸，所述第一导杆、第二导杆、第三导杆和第四导杆上滑动有带动液压马达在Z轴移动的升降板，所述第二液压缸的活动端和第三液压缸的活动端均与升降板连接，所述第一导杆的顶端、第二导杆的顶端、第三导杆的顶端和第四导杆的顶端通过支撑架固定连接。

上述的一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统，所述手动调节机构包括设置在升降板底部的相互平行的第三导轨和第四导轨，所述第三导轨和第四导轨上滑动有安装板，所述第三导轨和第四导轨之间设置有丝杠，所述丝杠与安装板之间连接有第二连接板，所述丝杠的一端设置有手轮，所述液压马达安装在安装板上，所述液压马达的输出轴上连接有钻杆。