[发明专利]一种可测量孔底钻进参数的钻具

说明书

本发明涉及一种可测量孔底钻进参数的钻具，包括钻头和钻杆，钻杆的两端分别连接钻头和钻机，还包括：套筒，套筒位于钻头内，且套筒和钻头的内周壁之间形成环形的容纳腔。测量组件位于容纳腔内，测量组件包括钻压测量桥路、扭矩测量桥路和信号传输单元。钻压测量桥路能够采集钻头的钻压并将钻压信息传输至信号传输单元，扭矩测量桥路能够采集钻头的扭矩并将扭矩信息传输至信号传输单元，信号传输单元能够将钻压信息和扭矩信息传输至钻机。其有益效果是，在钻头的钻进过程时，钻机能够根据需求通过钻杆实时调节施加在钻头上的钻压和扭矩，提高了对钻头上的钻压和扭矩的调节精度，避免钻杆发生折断等孔内事故。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种可测量孔底钻进参数的钻具。

背景技术

钻具是一种钻孔勘探装置，其包括钻杆和钻头等，钻机的驱动端通过钻杆连接钻头。当钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩一定时，随着钻头钻进深度的增加，钻杆传递至钻头上的钻压和扭矩逐渐减小，进而导致钻进效率降低。如果随着钻进深度的增加持续增大钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩，易发生钻杆折断等孔内事故。

现有技术中，仅能获知钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩数值，无法实时采集钻头承受的钻压和扭矩，仅靠经验相应调整施加在钻头上的钻压和扭矩以进行长距离的钻进。但这种钻压和扭矩的调整方式的精度较低，易造成误判，引发钻杆折断等孔内事故，从而延长施工周期并增加施工成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种可测量孔底钻进参数的钻具，其解决了现有技术中仅能获知钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩数值，仅靠经验相应调整施加在钻头上的钻压和扭矩，存在钻压和扭矩的调整方式的精度较低，引发钻杆折断等孔内事故，延长施工周期并增加施工成本的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种可测量孔底钻进参数的钻具，包括钻头和钻杆，所述钻杆的两端分别连接所述钻头和所述钻机，还包括：

套筒，所述套筒位于所述钻头内，且所述套筒和所述钻头的内周壁之间形成环形的容纳腔；

测量组件，所述测量组件位于所述容纳腔内，所述测量组件包括钻压测量桥路、扭矩测量桥路和信号传输单元；

所述钻压测量桥路能够采集所述钻头的钻压并将钻压信息传输至所述信号传输单元，所述扭矩测量桥路能够采集所述钻头的扭矩并将扭矩信息传输至所述信号传输单元，所述信号传输单元能够将所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述钻机。

根据本发明，所述钻压测量桥路包括第一应变片和第二应变片，所述第一应变片的延伸方向平行于所述钻头的轴向，所述第二应变片的延伸方向垂直于所述钻头的轴向；

所述扭矩测量桥路包括第三应变片，所述第三应变片的延伸方向与所述钻头的轴向间的夹角为45°。

根据本发明，所述第一应变片、所述第二应变片和所述第三应变片的设置数量均为多个；

多个所述第一应变片、多个第二应变片和多个所述第三应变片均沿所述容纳腔的周向等距间隔设置。

根据本发明，所述信号传输单元包括传感器电路模块；

所述传感器电路模块包括信号调理电路、单片机集成电路、二次转换电路、数据存储芯片；

所述信号调理电路能够接受并放大所述钻压测量桥路传输的钻压信息以及所述扭矩测量桥路传输的扭矩信息，并将放大后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述单片机集成电路进行信号处理，所述单片机集成电路将经所述信号处理后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述二次转换电路进行信号转换，所述二次转换电路将信号转换后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述数据存储芯片存储；