專利名稱：一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，屬于鉆探 領(lǐng)域。
技術(shù)背景眾所周知，在回轉(zhuǎn)鉆進的基礎(chǔ)上疊加一定的沖擊功，能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 能夠大幅度提高鉆探效率。目前實現(xiàn)沖擊的關(guān)鍵設(shè)備是沖擊器，傳統(tǒng)的液動或氣 動沖擊器由于結(jié)構(gòu)復雜、現(xiàn)場組裝技術(shù)要求高等因素，現(xiàn)場使用不夠理想，且傳 統(tǒng)沖擊器沖擊功和沖擊頻率不可調(diào)，在生產(chǎn)實踐中采用的傳統(tǒng)鉆進方法與鉆探?jīng)_ 擊系統(tǒng)不能適應不同地層條件的需要，一旦下鉆就很難按不同的地層的需要調(diào)節(jié) 沖擊功和沖擊頻率。 發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于孔底渦輪供電的電動沖 擊鉆探裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試使用方便、制造成本低、易于維護、可以調(diào)節(jié) 沖擊頻率，而且針對不同巖層，只需要利用地表脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一定的指令即可 達到調(diào)節(jié)沖擊功和沖擊頻率的目的。實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，至少包括孔底鉆頭、巖心管、鉆桿柱、軟管和地表鉆探泵，孔底鉆頭通過巖心管與鉆桿柱的一端連接，鉆桿柱的另一端通過水龍頭與軟管的一端連接，軟管的另一端與地表鉆探泵連接，地表鉆探泵通過吸水管與水池連接，其特征在于鉆桿柱上設(shè)有電動沖擊鉆具和渦輪發(fā)電機組，軟管上設(shè)有脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器的出水端與軟管相連，脈沖發(fā)生器的進水端與地表鉆探泵連接。所述的電動沖擊鉆具至少包括壓力傳感器、信號采集與控制模塊、直線電機驅(qū)動器、直線電機初級、電機密封筒、直線電機次級、球鉸、沖錘、鐵砧、下接頭，壓力傳感器通過信號采集與控制模塊與直線電機驅(qū)動器連接，直線電機初級和直線電機次級的上端密封于電機密封筒內(nèi)，直線電機次級的下端通過球絞與沖錘鏈接，鐵砧位于電動沖擊鉆具的底端，通過六方套與下接頭固定連接，下接頭與通過鉆桿柱與巖心管連接，其中球絞處安裝防脫銷釘防止連接脫落。 所述的渦輪發(fā)電機組至少包括渦輪發(fā)電機、渦輪發(fā)電機固定筒和導線，渦 輪發(fā)電機組通過上接頭與鉆桿柱連接，渦輪發(fā)電機外圍設(shè)有渦輪發(fā)電機固定筒， 渦輪發(fā)電機通過導線與信號采集與控制模塊連接。導線中間設(shè)有水密接頭。所述的電動沖擊鉆具和渦輪發(fā)電機組外面設(shè)有外殼。所述的脈沖發(fā)生器至少包括鍵盤、單片機和電磁閥，鍵盤上至少設(shè)有啟動鍵、 調(diào)頻鍵、停止鍵、設(shè)置鍵、調(diào)功鍵、加大鍵和減小鍵。通過控制電磁閥的開與關(guān)， 達到調(diào)節(jié)鉆井循環(huán)液(泥漿)的壓力，再配合電磁閥打開或關(guān)閉的時間長短可以 編制出不同脈沖信號。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖后由電動沖擊鉆具內(nèi)的信號采集模塊 采集脈沖數(shù)據(jù)，通過解析達到控制電動沖擊鉆具的啟動與停止，也可控制調(diào)節(jié)電 動沖擊鉆具的沖擊功和沖擊頻率。所述的軟管的進水口設(shè)有壓力表，且壓力表位于水龍頭與脈沖發(fā)生器之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，把孔底渦輪發(fā)電機組 和電動沖擊鉆具作為整個裝置的一部分，與鉆桿柱一起下入鉆孔內(nèi)，通過地表脈 沖發(fā)生器和電動沖擊鉆具內(nèi)的信號采集模塊的相互協(xié)作，利用孔內(nèi)的孔底渦輪發(fā) 電機組作為動力源，達到孔底沖擊鉆進的目的。本裝置對于不同巖層，只需要利 用地表脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一定的指令即可達到調(diào)節(jié)沖擊功和沖擊頻率的目的，而不 需要提鉆調(diào)節(jié)，從而克服了傳統(tǒng)沖擊器沖擊功和沖擊頻率不可調(diào)或提鉆調(diào)節(jié)的缺 陷，提高了沖擊鉆進的可靠性和效率，用于巖層復雜的沖擊鉆探。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明渦輪發(fā)電機組、電動沖擊鉆具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是A-A向剖視圖。圖4是B-B向剖視圖。圖5是C-C向剖視圖。圖6是本發(fā)明的脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)孔底鉆頭，2巖心管，3電動沖擊鉆具，4渦輪發(fā)電機組，5鉆孔， 6鉆桿柱，7水龍頭，8軟管，9壓力表，IO脈沖發(fā)生器，ll地表鉆探泵，12吸 水管，13水池，14上接頭，15渦輪發(fā)電機，16渦輪發(fā)電機固定筒，17外殼； 18導線，19水密接頭，20壓力傳感器，21信號采集與控制模塊，22直線電機 驅(qū)動器，23電機初級，24電機密封筒，25電機次級，26球鉸，27防脫銷釘， 28沖錘，29鐵砧，30下接頭，3L啟動鍵，32.調(diào)頻鍵，33停止鍵，34.設(shè)置鍵， 35.調(diào)功鍵，36.加大鍵，37.減小鍵，38.單片機，39.電磁閥，40.鍵盤。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探 裝置至少包括孔底鉆頭l、巖心管2、鉆桿柱6、軟管8、和地表鉆探泵ll，孔 底鉆頭1通過巖心管2與鉆桿柱6的一端連接，鉆桿柱6的另一端通過水龍頭7 與軟管8的一端連接，軟管8的另一端與地表鉆探泵11連接，地表鉆探泵11 通過吸水管12與水池13連接，鉆桿柱6上設(shè)有電動沖擊鉆具3和渦輪發(fā)電機組 4，軟管8上設(shè)有脈沖發(fā)生器10，脈沖發(fā)生器10的出水端與軟管8相連，脈沖 發(fā)生器10的進水端與地表鉆探泵11連接，地表鉆探泵11的吸水管12與水池 13相連。軟管8進水端設(shè)有壓力表9，且壓力表9位于水龍頭7與脈沖發(fā)生器 IO之間。如圖2所示的渦輪發(fā)電機組4和電動沖擊鉆具3的結(jié)構(gòu)示意圖，渦輪發(fā)電機 組4通過上接頭14與鉆桿柱6連接，渦輪發(fā)電機15外圍設(shè)有渦輪發(fā)電機固定筒 16，渦輪發(fā)電機15通過導線18與信號采集與控制模塊21連接，導線18中間設(shè) 有水密接頭19。壓力傳感器20通過信號采集與控制模塊21與直線電機驅(qū)動器 22連接，直線電機外殼23和直線電機動子25的上端密封于電機密封筒24內(nèi)， 直線電機次級25的下端通過球絞26與沖錘28鏈接，并在球絞26處安裝防脫 銷釘27，鐵砧29位于電動沖擊鉆具3的底端，通過六方套與下接頭30連接， 下接頭30通過鉆桿柱6與巖心管2連接。電動沖擊鉆具3和渦輪發(fā)電機組4外 面設(shè)有外殼17。如圖3所示的脈沖發(fā)生器(10)至少包括鍵盤40、單片機38和電磁閥39， 鍵盤40上設(shè)有啟動鍵31、調(diào)頻鍵32、停止鍵33、設(shè)置鍵34、調(diào)功鍵35、加大 鍵36和減小鍵37。本發(fā)明按以下方式工作將孔底鉆頭1通過巖心管2、電動沖擊鉆具3和渦輪發(fā)電機組4 一起下入鉆 孔5內(nèi)。電動沖擊鉆具3內(nèi)的信號采集與控制模塊21通過壓力傳感器20采集脈 沖發(fā)生器10產(chǎn)生的脈沖數(shù)據(jù)，如果是啟動脈沖信號，信號采集與控制模塊21
接通直線電機驅(qū)動器22的電源(渦輪發(fā)電機組4)，驅(qū)動直線電機驅(qū)動器22使 電動沖擊鉆具3開始工作，如果是停止脈沖信號，信號采集與控制模塊21斷開 直線電機驅(qū)動器22的電源(渦輪發(fā)電機組4)，使電動沖擊鉆具3停止工作，如 果是調(diào)節(jié)電動沖擊鉆具沖擊頻率或沖擊功的脈沖信號，信號采集與控制模塊21 調(diào)節(jié)直線電機驅(qū)動器22對直線電機初級23的供電電流和供電頻率，從而調(diào)節(jié)電 動沖擊鉆具3的沖擊功和沖擊頻率。當遇到需要沖擊鉆進的巖層時，點擊脈沖發(fā) 生器鍵盤40的啟動鍵31,脈沖發(fā)生器10開始按設(shè)定好的編碼規(guī)則產(chǎn)生一組啟 動指令，電動沖擊鉆具3內(nèi)的信號采集與控制模塊21采集原始孔底泥漿壓力， 之后信號采集與控制模塊21通過壓力傳感器20采集到啟動指令，開始接通直線 電機驅(qū)動器22的電源，驅(qū)動直線電機次級25運動，當巖層的巖性需要調(diào)節(jié)到一 定沖擊頻率時，點擊脈沖發(fā)生器鍵盤40的調(diào)頻鍵32，之后通過脈沖發(fā)生器鍵盤 40的加大鍵36或減小鍵37調(diào)節(jié)沖擊頻率，調(diào)節(jié)完畢后脈沖發(fā)生器再次產(chǎn)生一 組泥漿脈沖，這次的編碼是按照調(diào)頻編碼規(guī)則編制，信號采集與控制模塊21通 過壓力傳感器20采集到改變調(diào)頻指令數(shù)據(jù)后，控制直線電機驅(qū)動器22對直線電 機初級23供電的頻率，以達到控制直線電機次級25的往復運動頻率，從而改變 沖擊鉆具3的沖擊頻率。同樣如果欲調(diào)節(jié)沖擊功，點擊脈沖發(fā)生器鍵盤40的調(diào) 功鍵35，之后通過脈沖發(fā)生器10鍵盤的加大鍵36或減小鍵37調(diào)節(jié)沖擊功，調(diào) 節(jié)完畢后脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一組泥漿脈沖，這次的編碼是按照調(diào)功編碼規(guī)則編制， 信號采集與控制模塊21通過壓力傳感器20采集到改變調(diào)頻指令數(shù)據(jù)后，控制直 線電機驅(qū)動器22對直線電機初級23的供電電流，以達到控制直線電機次級25 的往復運動速度，從而改變沖擊鉆具的沖擊功，沖擊鉆進完畢后，點擊脈沖發(fā)生 器鍵盤40的停止鍵33，脈沖發(fā)生器10開始按設(shè)定好的編碼規(guī)則產(chǎn)生一組停止 指令，電動沖擊鉆具3內(nèi)的信號采集與控制模塊21通過壓力傳感器20采集到停 止指令，開始斷開直線電機驅(qū)動器22的電源，基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電 動沖擊鉆探裝置停止工作。
權(quán)利要求
1. 一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，至少包括孔底鉆頭(1 )、 巖心管(2)、鉆桿柱(6)、軟管(8)和地表鉆探泵(11)，孔底鉆頭(1)通 過巖心管(2)與鉆桿柱(6)的一端連接，鉆桿柱(6)的另一端通過水龍頭(7)與軟管(8)的一端連接，軟管(8)的另一端與地表鉆探泵連接，地表 鉆探泵通過吸水管與水池連接，其特征在于鉆桿柱(6)上設(shè)有電動沖擊鉆 具(3)和渦輪發(fā)電機組(4)，軟管(8)上設(shè)有脈沖發(fā)生器(10)，脈沖發(fā)生器(10) 的出水端與軟管(8)相連，脈沖發(fā)生器(10)的進水端與地表鉆探泵(11) 連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是電動沖擊鉆具(3)至少包括壓力傳感器(20)、信號采集與控制模塊(21)、直線電機驅(qū)動器(22)、直線電機初級(23)、電機密封筒(24)、直線 電機次級(25)、球鉸(26)、沖錘(28)、鐵砧(29)和下接頭(30)，壓力傳 感器(20)通過信號采集與控制模塊(21)與直線電機驅(qū)動器(22)連接，直 線電機初級(23)和直線電機次級(25)的上端密封于電機密封筒(24)內(nèi)， 直線電機次級(25)的下端通過球絞(26)與沖錘(28)鏈接，鐵砧(29)位 于電動沖擊鉆具(3)的底端，通過六方套與下接頭(30)固定連接，下接頭(30)通過鉆桿柱(6)與巖心管(2)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是渦輪發(fā)電機組(4)至少包括渦輪發(fā)電機(15)、渦輪發(fā)電機固定筒(16) 和導線(18)，渦輪發(fā)電機組(4)通過上接頭(14)與鉆桿柱(6)連接，渦 輪發(fā)電機(15)外圍設(shè)有渦輪發(fā)電機固定筒(16)，渦輪發(fā)電機(15)通過導線(18) 與信號采集與控制模塊(21)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是脈沖發(fā)生器(10)至少包括鍵盤(40)、單片機(38)和電磁閥(39)， 鍵盤(40)上設(shè)有啟動鍵(31)、調(diào)頻鍵(32)、停止鍵(33)、設(shè)置鍵(34)、 調(diào)功鍵(35)、加大鍵(36)、減小鍵(37)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是球絞(26)處安裝防脫銷釘(27)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是軟管(8)的進水口處裝有壓力表(9)，且壓力表(9)位于水龍頭(7) 與脈沖發(fā)生器(10)之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是電動沖擊鉆具(3)和渦輪發(fā)電機組(4)外面設(shè)有外殼(17)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，其 特征是導線(18)中間設(shè)有水密接頭(19)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于孔底渦輪發(fā)電機組供電的電動沖擊鉆探裝置，它至少包括孔底鉆頭、巖心管、鉆桿柱、軟管和地表鉆探泵?？椎足@頭通過巖心管與鉆桿柱的一端連接，鉆桿柱的另一端通過水龍頭與軟管的一端連接，軟管的另一端與地表鉆探泵連接，地表鉆探泵通過吸水管與水池連接，鉆桿柱上設(shè)有電動沖擊鉆具和渦輪發(fā)電機組，軟管上設(shè)有脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器的出水端與軟管相連，脈沖發(fā)生器的進水端與地表鉆探泵連接。本發(fā)明提供的裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試使用方便、制造成本低、易于維護、可以調(diào)節(jié)沖擊頻率，而且針對不同巖層，只需要利用地表脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一定的指令即可達到調(diào)節(jié)沖擊功和沖擊頻率的目的。
文檔編號E21B6/00GK101144369SQ20071005373
公開日2008年3月19日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者盧春華, 翔 吳, 濤 張, 王榮璟, 蔣國盛, 鄢泰寧, 陸洪智 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢)