[其他]一种岩石可钻性测定仪

说明书

本发明属于研究固体材料强度的机械装置。

在钻井工程中，为了选择合理的钻头和工艺规程，需要了解岩石的可钻性大小。测定岩石可钻性已使用的方法有实钻统计法、室内钻床测定法。到目前为止，还没有一种多功能的、适用于现场使用的轻便仪器。本发明就是为满足这一需要而设计的。

本发明主要由冲击机构、传动机构、加压机构、钻头部分和岩石夹持筒组成。冲击机构包括调节盖（1）、弹簧（2）、冲锤（3）、锤耳（4）和导向销（23）。调节盖（1）控制着弹簧的压缩量，从而决定着冲锤的冲击功。锤耳（4）和导向销（23）位于冲锤的两侧，但不在同一直线上。传动机构是利用了大号手摇钻的伞齿轮传动系统，它包括主动伞齿轮（6）、被动伞齿轮（8）和连接座（7），该机构为钻头（13）提供回转运动并配合冲击机构产生一定频率的冲击动作。加压机构是通过由定滑轮（16、24）和动滑轮（17、18）组成的滑轮组将几倍于砝码（19）重量的压力经由加压盘（10）加到钻头座（12）上。钻头部分包括钻头座（12）和钻头（13）。岩石夹持筒（14）固定在底座（15）上，下端开有液流孔，加压滑轮组的三个固定端固定在此筒上。夹持筒（14）的中心线与钻头的轴心线有一偏移量，此偏移量一方面保证绕过滑轮（18）连接在夹持筒上的吊绳基本垂直且平行，另一方面可使钻头在岩石面上多钻几个孔。传动机构、冲击机构、加压机构和钻头部分组成测试仪的主体，主体借助于滑块（22）可以沿滑座（21）上、下移动。

通过手把（9）摇动主动齿轮（6），一方面，主动齿轮边缘上的楔形凸块（5）借助于冲锤上的锤耳（4）压缩弹簧，将冲锤向上推，凸块过后，冲锤在自重及弹簧的作用下打击连接体（7），产生的冲击经由心轴（20）传给钻头；另一方面，被动齿轮（8）将主动齿轮的运动变向、变速，经由心轴将几倍于主动齿轮的转速传给钻头座和钻头，产生回转运动。这样就实现了模拟实际的冲击回转钻进，一定转数下的钻头进尺可作为岩石的可钻性指标。改变齿轮（6）轮缘上的凸块数目就能获得不同的冲击频率（次／转）。若将冲锤吊起，锤耳不与凸块接触，则无冲击，实现纯回转钻进。冲洗液通过加压盘的空腔和心轴的中心孔进入钻头底部冲洗岩屑。推力轴承（11）使钻头座转动时加压盘仍处于静止状态，保证加压动作的顺利进行。

该测试仪体积小，重量轻，它能模拟回转钻、冲击钻和冲击回转钻，测定出各类岩石的可钻性，还能够用空白胎体钻头测定岩石的研磨性。

在钻井现场采用冲击回转钻钻进花岗岩的钻速是2.4米／时，测定仪测定可钻性指标是4.6；钻进石英岩的钻速是0.84米／时，测定的可钻性指标是2.25。由此可以看出用可钻性测定仪测定的指标能反映实际钻进岩石的难易程度。可钻性指标可通过表或曲线查得。