專利名稱：一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，屬于鉆探領域。
技術背景眾所周知，在回轉鉆進的基礎上疊加一定的沖擊功，能夠實現沖擊回轉鉆進 能夠大幅度提高鉆探效率。目前實現沖擊的關鍵設備是沖擊器，傳統的液動或氣 動沖擊器由于結構復雜、現場組裝技術要求高等因素，現場使用不夠理想，且傳 統沖擊器沖擊功和沖擊頻率不可調，在生產實踐中采用的傳統鉆進方法與鉆探沖 擊系統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節 沖擊功和沖擊頻率。 發明內容為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于蓄電池供電的電動沖擊 鉆探裝置，不僅結構簡單、調試使用方便、制造成本低、易于維護、可以調節沖 擊頻率，而且針對不同巖層，只需要利用地表脈沖發生器產生一定的指令即可達 到調節沖擊功和沖擊頻率的目的。實現本發明目的采用的技術方案是 一種基于蓄電池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，鉆桿柱上 設有電動沖擊鉆具和蓄電池組，軟管上設有脈沖發生器，脈沖發生器的出水端與 軟管相連，脈沖發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、鐵砧和下接 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，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。所述的蓄電池組至少包括蓄電池、電池密封筒、外殼、導線和水密接頭，蓄
電池組通過上接頭與鉆桿柱連接，蓄電池外圍設有電池密封筒，蓄電池通過導線 與信號采集與控制模塊連接。導線中間設有水密接頭。 所述的電動沖擊鉆具和蓄電池組外面設有外殼。所述的脈沖發生器至少包括鍵盤、單片機和電磁閥，鍵盤上至少設有啟動鍵、 調頻鍵、停止鍵、設置鍵、調功鍵、加大鍵和減小鍵。通過控制電磁閥的開與關， 達到調節鉆井循環液(泥漿)的壓力，再配合電磁閥打開或關閉的時間長短可以 編制出不同脈沖信號。脈沖發生器產生脈沖后由電動沖擊鉆具內的信號采集模塊 采集脈沖數據，通過解析達到控制電動沖擊鉆具的啟動與停止，也可控制調節電 動沖擊鉆具的沖擊功和沖擊頻率。所述的軟管的進水口設有壓力表，且壓力表位于水龍頭與脈沖發生器之間。與現有技術相比，本發明采用上述結構，其結構簡單，把蓄電池組和電動沖 擊鉆具作為整個裝置的一部分，與鉆桿柱一起下入鉆孔內，通過地表的脈沖發生 器和電動沖擊鉆具內的信號采集模塊的相互協作，利用孔內的蓄電池組提供動力 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生 器產生一定的指令即可達到調節沖擊功和沖擊頻率的目的，而不需要提鉆調節， 從而克服了傳統沖擊器沖擊功和沖擊頻率不可調或提鉆調節的缺陷，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是本發明結構示意圖。圖2是本發明蓄電池組、電動沖擊鉆具結構示意圖。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是本發明的脈沖發生器結構示意圖。圖中l.孔底鉆頭，2.巖心管，3.電動沖擊鉆具，4.蓄電池組，5.鉆孔，6. 鉆桿柱，7.水龍頭，8.軟管，9.壓力表，IO.脈沖發生器，ll.地表鉆探泵，12. 吸水管，13.水池，14.上接頭，15.蓄電池，16.電池密封筒，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.直線電機驅動器， 23.直線電機初級，24.電機密封筒，25.直線電機次級，26.球鉸，27.防脫銷釘，28.沖錘，29.鐵砧，30.下接頭，31.啟動鍵，32.調頻鍵，33停止鍵，34.設置 鍵，35.調功鍵，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
本發明提供的一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其結構如圖1所 示，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，軟管8上設有脈沖發生器10，脈沖發生器10的 出水端與軟管8相連，脈沖發生器10的進水端與地表鉆探泵11連接，地表鉆探 泵ll的吸水管12與水池相連。軟管8上設有壓力表9，且壓力表9位于水龍頭 7與脈沖發生器10之間。鉆桿柱6上設有電動沖擊鉆具3和蓄電池組4，蓄電池 組4和電動沖擊鉆具3的結構如圖2所示，蓄電池組4通過上接頭14與鉆桿柱 6連接，上接頭14的下方設有蓄電池15,蓄電池15外圍設有電池密封筒16， 蓄電池15通過導線18與壓力傳感器20連接，導線18中間設有水密接頭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，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和蓄電池組4外面設有外殼17。如圖3所示的脈沖發生器(10)至少包括鍵盤40、單片機38和電磁閥39，鍵 盤40上設有啟動鍵31、調頻鍵32、停止鍵33、設置鍵34、調功鍵35、加大鍵 36和減小鍵37。本發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和渦輪發電機組4 一起下入鉆 孔5內。電動沖擊鉆具3內的信號采集與控制模塊21采集脈沖發生器10產生的 脈沖數據，如果是啟動脈沖信號，信號采集與控制模塊21接通接通直線電機驅 動器22的電源(蓄電池組4)，驅動直線電機驅動器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斷開直線電機驅動器22 的電源(蓄電池組4)，使電動沖擊鉆具3停止工作，如果是調節電動沖擊鉆具
沖擊頻率或沖擊功的脈沖信號，信號采集與控制模塊21調節直線電機驅動器22 對直線電機初級23的供電電流和供電頻率，從而調節電動沖擊鉆具3的沖擊功 和沖擊頻率。當遇到需要沖擊鉆進的巖層時，點擊脈沖發生器鍵盤40的啟動鍵 31，脈沖發生器10開始按設定好的編碼規則產生一組啟動指令，電動沖擊鉆具 3內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動器22的電源， 驅動直線電機次級25運動，當巖層的巖性需要調節到一定沖擊頻率時，點擊脈 沖發生器鍵盤40的調頻鍵32，之后通過脈沖發生器鍵盤40的加大鍵36或減小 鍵37調節沖擊頻率，調節完畢后脈沖發生器再次產生一組泥漿脈沖，這次的編 碼是按照調頻編碼規則編制，信號采集與控制模塊21通過壓力傳感器20采集到 改變調頻指令數據后，控制直線電機驅動器22對直線電機初級的供電頻率，以 達到控制直線電機次級的往復運動頻率，從而改變沖擊鉆具的沖擊頻率，同樣如 果欲調節沖擊功，點擊脈沖發生器鍵盤40的調功鍵35，之后通過脈沖發生器IO 鍵盤的加大鍵36或減小鍵37調節沖擊功，調節完畢后脈沖發生器產生一組泥槳 脈沖，這次的編碼是按照調功編碼規則編制，信號采集與控制模塊21通過壓力 傳感器20采集到改變調頻指令數據后，控制直線電機驅動器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，點擊脈沖發生器鍵盤40的停止鍵33，脈沖發生 器10開始按設定好的編碼規則產生一組停止指令，電動沖擊鉆具3內的信號采 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動器 22的電源，基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置停止工作。
權利要求
1.一種基于蓄電池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，鉆桿柱的另一端(6)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，其特征在于鉆桿柱(6)上設有電動沖擊鉆具(3)和蓄電池組(4)，軟管(8)上設有脈沖發生器(10)，脈沖發生器(10)的出水端與軟管(8)連接，脈沖發生器(10)的進水端與地表鉆探泵(11)連接。
2. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池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，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)與通過鉆桿柱(6) 與巖心管(2)連接。
3. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其特征是蓄 電池組(4)至少包括蓄電池(15)、電池密封筒(16)、導線(18)和上接頭(14)，渦輪發電機組(4)通過上接頭(14)與鉆桿柱(6)連接，蓄電池(15) 外圍設有電池密封筒(16)，蓄電池(15)通過導線(18)與信號采集與控制模塊 (21)連接。
4. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其特征是脈 沖發生器(10)至少包括鍵盤(40)、單片機(38)和電磁閥(39)，鍵盤(40) 上設有啟動鍵(31)，調頻鍵(32)，停止鍵(33)，設置鍵(34)，調功鍵(35), 加大鍵(36)，減小鍵(37)。
5. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池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. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其特征是軟管(8)的進水端裝有壓力表(9)，且壓力表(9)位于水龍頭(7)與脈沖發 生器(10)之間。
7. 根據權利要求1所述一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其特征是電 動沖擊鉆具(3)和蓄電池組(4)外面設有外殼(17)。
8. 根據權利要求3所述一種基于蓄電池供電的電動沖擊鉆探裝置，其特征是導 線(18)中間設有水密接頭(19)。
全文摘要
本發明公開了一種基于蓄電池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、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，鉆桿柱上設有電動沖擊鉆具和蓄電池組，軟管上設有脈沖發生器，脈沖發生器的出水端與軟管相連，脈沖發生器的進水端與地表鉆探泵連接。本發明提供的裝置不僅結構簡單、調試使用方便、制造成本低、易于維護、可以調節沖擊頻率，而且針對不同巖層，只需要利用地表的脈沖發生器產生一定的指令即可達到調節沖擊功和沖擊頻率的目的。
文檔編號E21B6/04GK101148972SQ200710053738
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月2日 優先權日2007年11月2日
發明者盧春華, 翔 吳, 濤 張, 王榮璟, 蔣國盛, 鄢泰寧, 陸洪智 申請人:中國地質大學(武漢)