專利名稱：Pdc鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在室內(nèi)給定條件下，使用微型PDC模擬鉆頭對(duì)巖石進(jìn)行鉆 進(jìn)和磨銑的試驗(yàn)，對(duì)PDC的鉆鑿、磨損及抗沖擊特性進(jìn)行測(cè)試的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
PDC (聚晶金剛石復(fù)合片)作為一種在高溫、高壓條件下人工合成的切削材 料，由于其具有極硬、耐磨、自銳等特點(diǎn)，已作為切削齒的主要原料廣泛應(yīng)用 于地質(zhì)勘察、石油勘探開發(fā)等以刮切破巖方式為主的破巖工具制造業(yè)中。但是 目前在PDC鉆鑿特性的評(píng)價(jià)方面，還沒有真正規(guī)范統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)及規(guī)范，國(guó) 內(nèi)外的PDC制造商和PDC鉆頭生產(chǎn)商，也僅是參照磨耗比、抗壓強(qiáng)度、抗沖擊 強(qiáng)度、抗沖擊韌性、抗氧化溫度及自銳性等單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來評(píng)價(jià)PDC的質(zhì)量。 而本發(fā)明提出的PDC的鉆鑿特性，是一反映PDC在受力壓入與旋轉(zhuǎn)并伴有無規(guī) 律振動(dòng)、沖擊狀態(tài)下，鉆鑿地層巖石的綜合特性技術(shù)指標(biāo)。鑒于國(guó)內(nèi)外至今沒 有統(tǒng)一的方法與標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于PDC的鉆鑿、磨損及抗沖擊特性進(jìn)行測(cè)試的實(shí)際情 況，設(shè)計(jì)了一種使用微型PDC模擬鉆頭，對(duì)巖石進(jìn)行鉆進(jìn)和磨銑試驗(yàn)，測(cè)定PDC 鉆鑿、磨損及抗沖擊特性的試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在室內(nèi)給定條件下，使用微型PDC模擬鉆頭對(duì)巖 石進(jìn)行鉆進(jìn)和磨銑的試驗(yàn)，測(cè)量、記錄試驗(yàn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)及參數(shù)，對(duì)PDC 的鉆鑿、磨損及抗沖擊特性進(jìn)行測(cè)定的試驗(yàn)裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，它是由機(jī)架、 模擬鉆柱、模擬鉆頭、進(jìn)水口、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及控制臺(tái)等部分組成，其特征是模擬鉆柱及模擬鉆頭、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在機(jī)架上；旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、巖樣夾持系統(tǒng)、 載荷加載系統(tǒng)等都安裝有傳感器且通過屏蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)相 連，控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)及旋轉(zhuǎn)裝置、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)等通過控制線 連接。模擬鉆頭安裝在模擬鉆柱下端，模擬鉆頭端部可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要更換不 同的PDC齒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；模擬鉆柱中間有內(nèi)孔，由進(jìn)水口輸入的水可以從模擬鉆 頭上的水眼流出。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中裝有扭矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器，巖樣夾持系統(tǒng)中 裝有位移傳感器，載荷加載系統(tǒng)中裝有載荷傳感器，各系統(tǒng)中的傳感器通過屏 蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)接。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由異步電動(dòng)機(jī)、液壓比例 變量泵、液壓控制元件及其循環(huán)管路和變量液壓馬達(dá)組成；載荷加載系統(tǒng)由異 步電動(dòng)機(jī)、液壓比例變量泵、液壓控制元件及其循環(huán)管路和液缸、活塞組成， 與計(jì)算機(jī)相連的控制臺(tái)輸出的控制線分別與載荷加載系統(tǒng)中的電機(jī)及旋轉(zhuǎn)裝置 中的電機(jī)聯(lián)接。
本發(fā)明所述的PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，在室內(nèi)給定條件下可使用微型 PDC模擬鉆頭對(duì)巖石進(jìn)行鉆進(jìn)和磨銑的試驗(yàn)，測(cè)量、記錄試驗(yàn)過程中的相關(guān)數(shù) 據(jù)及參數(shù)，優(yōu)點(diǎn)是可以真實(shí)地反映PDC作為切削齒，在受力與旋轉(zhuǎn)并伴有無規(guī) 律振動(dòng)、沖擊狀態(tài)下，鉆鑿地層巖石所具有的工程綜合特性指標(biāo)。


圖1. PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置示意圖
具體實(shí)施方式
參照附圖l，將詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
在圖1中，模擬鉆柱3及模擬鉆頭4、巖樣夾持系統(tǒng)5、載荷加載系統(tǒng)6、 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)7安裝在機(jī)架1上；旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)7中的扭矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器通過屏 蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器8及計(jì)算機(jī)10相連，巖樣夾持系統(tǒng)5中的位移傳感器通過屏蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器8相連，載荷加載系統(tǒng)6中的載荷傳感器通過屏蔽
信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器8相連。另外，與計(jì)算機(jī)10相連的控制臺(tái)9輸出的控制線 分別可以控制載荷加載系統(tǒng)6、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)7中的電機(jī)啟動(dòng)。
本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)過程中，模擬鉆頭4前端可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，更換不同的PDC 齒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將模擬鉆頭安裝到模擬鉆柱3下端;用巖樣夾持系統(tǒng)5將實(shí)驗(yàn)用 巖樣11夾緊，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)7 ，可根據(jù)試驗(yàn)需要改變鉆柱3的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行試 驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)過程中載荷加載系統(tǒng)6可以托舉巖樣11，根據(jù)試驗(yàn)需要為其提供實(shí)驗(yàn) 過程中的不同鉆壓。實(shí)驗(yàn)時(shí)，自來水由進(jìn)水口2進(jìn)入模擬鉆柱3內(nèi)孔，通過自 來水為模擬鉆頭4及試驗(yàn)PDC齒降溫，同時(shí)可以清潔巖樣11上的巖屑。實(shí)驗(yàn)過 程中，模擬鉆柱3的旋轉(zhuǎn)速度、載荷加載系統(tǒng)6提供的載荷、巖樣夾持系統(tǒng)5 的位移等參數(shù)，都通過各自的傳感器被采集器8收集，存入計(jì)算機(jī)10中。實(shí)驗(yàn) 過程由計(jì)算機(jī)10采用程序來控制完成。通過試驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)，可以對(duì)PDC 的鉆鑿、磨損及抗沖擊特性進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1、PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置由機(jī)架(1)、模擬鉆柱(3)、模擬鉆頭(4)、進(jìn)水口(2)、巖樣夾持系統(tǒng)(5)、載荷加載系統(tǒng)(6)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(7)、數(shù)據(jù)采集器(8)、計(jì)算機(jī)(10)及控制臺(tái)(9)等部分組成，其特征是模擬鉆柱(3)及模擬鉆頭(4)、巖樣夾持系統(tǒng)(5)、載荷加載系統(tǒng)(6)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(7)安裝在機(jī)架(1)上；旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(7)、巖樣夾持系統(tǒng)(5)、載荷加載系統(tǒng)(6)等都安裝有傳感器且通過屏蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器(8)及計(jì)算機(jī)(10)相連，控制臺(tái)(9)與計(jì)算機(jī)(10)及旋轉(zhuǎn)裝置(7)、巖樣夾持系統(tǒng)(5)、載荷加載系統(tǒng)(6)等通過控制線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，其特征是模擬鉆頭 (4)安裝在模擬鉆柱(3)下端，模擬鉆頭(4)端部可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要更換不同的PDC齒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；模擬鉆柱(3)中間有內(nèi)孔，由進(jìn)水口 (2)輸入的 水可以從模擬鉆頭(4)上的水眼流出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，其特征是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) (7)中裝有扭矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器，巖樣夾持系統(tǒng)中(5)裝有位移傳感器，載荷加載系統(tǒng)(6)中裝有載荷傳感器，各系統(tǒng)中的傳感器通過屏蔽信號(hào)線與數(shù) 據(jù)采集器(8)及計(jì)算機(jī)(9)進(jìn)行聯(lián)接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，其特征是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) (7)由異步電動(dòng)機(jī)、液壓比例變量泵、液壓控制元件及其循環(huán)管路和變量液壓馬達(dá)組成；載荷加載系統(tǒng)(6)由異步電動(dòng)機(jī)、液壓比例變量泵、液壓控制元件 及其循環(huán)管路和液缸、活塞組成，與計(jì)算機(jī)(10)相連的控制臺(tái)(9)輸出的控 制線分別與載荷加載系統(tǒng)(6)中的電機(jī)及旋轉(zhuǎn)裝置(7)中的電機(jī)聯(lián)接。
全文摘要
PDC鉆鑿特性測(cè)定試驗(yàn)裝置，由機(jī)架、模擬鉆柱、模擬鉆頭、進(jìn)水口、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及控制臺(tái)等部分組成，其特征是模擬鉆柱及鉆頭、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在機(jī)架上；旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)等都由屏蔽信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)相連，控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、巖樣夾持系統(tǒng)、載荷加載系統(tǒng)等通過控制線連接。該發(fā)明可使用微型PDC模擬鉆頭對(duì)巖石進(jìn)行鉆進(jìn)和磨銑的試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是可以真實(shí)地反映試驗(yàn)用PDC作為切削齒，在受力與旋轉(zhuǎn)并伴有無規(guī)律振動(dòng)、沖擊狀態(tài)下鉆鑿地層巖石所具有的工程綜合特性指標(biāo)。
文檔編號(hào)G01N19/00GK101539507SQ20091011893
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者張建政, 李祖奎, 靜 燕, 王敏生, 王明瑞, 趙秀菊 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院