[發明專利]數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀

有效

• 申請號: 201010251192.5
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101915732B
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 隆威;任慧莉;何智敏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明技術涉及一種數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀。

技術背景

目前測定摩擦系數的儀器，一般是測定金屬——金屬摩擦副的摩擦力(系數)領域。在鉆井技術領域，鉆桿與孔壁的摩擦情況測定是一個研究熱點問題，即金屬——巖石摩擦副的摩擦情況，然而使用一般的金屬摩擦力測定儀無法測試金屬與孔壁圍巖的摩擦力，因此迫切需要研制出能夠測定金屬——巖石摩擦副濕摩擦力的測量裝置。1985年中南礦冶學院(現中南大學)魯凡等研制出了一種直讀式摩擦系數測定儀(專利號：CN85200204U)，該儀器采用鋼——巖石線摩擦副自重加壓的形式，根據胡克定律采用彈簧的壓縮量來直接測量摩擦力。該儀器的缺點在于采用彈簧作為測量介質，誤差大、測量數值不穩定；用簡易噴嘴作為鉆井液的施加裝置，只適用于測定清水或低濃度無固相潤滑鉆井液，但對于泥漿或者其他高濃度鉆井液，則不適用。

發明內容

本發明的目的是提出一種數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀，該數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀檢測方便、結構小巧、讀數穩定且準確。

本發明的技術解決方案如下：

一種數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀，巖芯固定在加壓及夾持裝置的下端，加壓及夾持裝置設置在支架上，加壓及夾持裝置的上端設置有加壓餅，模擬鉆桿與電機的軸相連并隨軸旋轉，巖芯壓在模擬鉆桿上，用于傳遞巖芯和旋轉的模擬鉆桿之間摩擦力的導桿穿過加壓餅后與壓力傳感器相連。

所述的加壓餅為多個。

導桿上設有用于鎖緊加壓餅的螺母。

在模擬鉆桿的下方設有鉆井液槽，模擬鉆桿的下表面與鉆井液槽中的鉆井液相接觸。

所述的壓力傳感器采用GZB-2A型壓力傳感器。

巖芯與模擬鉆桿的接觸面與壓力傳感器的中軸線保持在一條水平線上。

有益效果：

該數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀結合現代的傳感器技術，采用反應靈敏的傳感器記錄摩擦力數值，并可實現數據的顯示、儲存及打印功能。相對于一般的采用彈簧作為測量介質的測量裝置，消除了彈簧的不穩定影響，靈敏性、準確性更高。此外，該設備可適用于各種鉆井液的潤滑性測定，既可用于室內試驗也方便于野外勘探的使用。同時，該儀器也可用于金屬——巖石摩擦副摩擦力測試，將巖樣換成金屬材料，也可用于金屬——金屬摩擦副摩擦力測試，應用范圍廣。

本儀器結構小巧，方便攜帶，測量精度高，較之采用彈簧作為測量介質的測量裝置讀數穩定，另外，引入傳感器技術，在測量精度上得到大幅度的提高，傳感器與配套的儀表相連接，可實現數據的儲存及打印功能；鉆井液槽的設計，使該儀器可適用于各種鉆井液的潤滑性測定，既可用于室內試驗也方便于野外勘探的使用。

附圖說明

圖1是本實施例1的總體結構示意圖；

圖2是圖1的AB剖面C方向視圖；

圖3為巖樣加壓及夾持裝置結構圖。

標號說明：1電機??2電機底座??3防水裝置??4平衡架??5巖樣??6模擬鉆桿??7鉆井液槽??8導桿??9螺母??10傳感器??11加壓圓餅??12夾持板??13加壓及夾持裝置

具體實施方式

以下將結合圖和具體實施過程對本發明做進一步詳細說明。

實施例1：

數顯式鉆桿與巖芯摩擦力測定儀主要由以下六部分組成(見圖1～3)：電機1、平衡架(即支架)4、巖芯加壓及夾持裝置13(見附圖3)、鉆井液槽7、模擬鉆桿6和傳感器10(型號：湖南宇航GZB-2A)。

電動機功率為75～100瓦，模擬鉆桿的外緣線速度為1.61～3.06米/秒，傳感器量程為0～15N。

加壓及夾持裝置配重完畢之后，導桿8與傳感器10連接，調平至傳感器顯示為零，注意傳感器中軸線需與巖芯12與模擬鉆桿6的接觸面保持在一條水平線上，這樣可減少測量誤差，提高裝置的精度。準備工作完成之后，開動電機帶動模擬鉆桿轉動，固定在巖芯夾持裝置上的巖樣5壓在模擬鉆桿上，對其產生一個正壓力。模擬鉆桿轉動時，巖樣與模擬鉆桿之間產生摩擦力，帶動加壓與夾持裝置，此時導桿將這個摩擦力傳遞給傳感器，傳感器即可測得該摩擦力的數值，通過與傳感器配套的數顯儀，將所測數據實時測量出來，并加以儲存。

往鉆井液槽7中，倒入鉆井液，即可測得在有鉆井液情況下的摩擦力，用不同的鉆井液，測出不同的摩擦力數值，即可用于評價鉆井液潤滑性能的好壞。