[發明專利]一種鉆井桿及脈沖等離子體鉆機系統

有效

• 申請號: 201210184371.0
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102678044A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 閆克平;章志成;裴彥良;黃逸凡
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

1.一種鉆井桿，其特征是：包括至少一個鉆井桿單元，每個鉆井桿單元包括至少兩個開合式支撐環（50）和連接桿(49)，所述支撐環(50)設有電纜通孔(55)、排水管通孔(53)和連接桿通孔(51)，通過貫穿相鄰兩個支撐環的對應連接桿通孔(51)的所述連接桿(49)而將相鄰的兩個支撐環固定連接在一起；各鉆井桿單元依次連接，且相鄰兩個鉆井桿單元的相鄰的兩個支撐環固定連接。

2.一種含有權利要求1的鉆井桿的脈沖等離子體鉆機系統，其特征是：包括鉆井機構(9)、高壓脈沖電源(10)、高壓低波阻抗同軸水電纜(13)、水循環裝置(7)和用于向巖石放電的鉆頭電極(6)；

所述鉆頭電極(6)包括高壓電極(3)和接地電極(4)；

所述高壓低波阻抗同軸水電纜(13)由內向外依次包含有同軸設置的進水管(14)、中心導體(15)、絕緣介質(16)、外層導體(17)和護套(18)；

所述高壓脈沖電源(10)的高壓輸出端子(11)與高壓低波阻抗同軸水電纜(13)的中心導體(15)的輸入端電連接，高壓脈沖電源(10)的低壓輸出端子(12)與高壓低波阻抗同軸水電纜(13)的外層導體(17)的輸入端電連接；

所述水循環裝置包括能夠獲得去離子水的水凈化裝置(38)、儲液槽(33)、進水泵(35)、出水泵(37)和排水管（36），儲液槽（33）的進水口與水凈化裝置（38）的出水口連通，儲液槽（33）的出水口與進水泵（35）的進水口連通，進水泵（35）的出水口與高壓低波阻抗同軸水電纜(13)的進水管(14)的進水口連通，出水泵(37)的進水口與排水管(36)的出水口連通，出水泵(37)的出水口與水凈化裝置(38)的進水口連通；

所述鉆井機構(9)包括機架(24)、所述鉆井桿(20)、重力壓盤(19)、至少兩個導向桿(23)、上限位開關（22）、下限位開關（25）、第一定滑輪（26）、第二定滑輪（27）、第三定滑輪（28）和絞車（8），第一定滑輪（26）、第二定滑輪（27）、第三定滑輪（28）、導向桿（23）、上限位開關（22）和下限位開關（25）固定于機架（24）上；重力壓盤（19）設有使高壓低波阻抗同軸水電纜（13）和排水管（36）通過的通孔，重力壓盤（19）置于所述鉆井桿（20）的頂部，絞車（8）的纜繩（29）的一端經由第三定滑輪（28）后與重力壓盤（19）固定連接，導向桿（23）穿過重力壓盤（19）且重力壓盤（19）能夠沿著導向桿（23）在上限位開關（22）和下限位開關（25）之間作上下往復移動；

所述高壓低波阻抗同軸水電纜(13)經由第一定滑輪(26)后由上至下依次穿過重力壓盤(19)、鉆井桿(20)的各支撐環(50)上所設置的電纜通孔(55)，高壓低波阻抗同軸水電纜（13）的中心導體(15)的輸出端與高壓電極（3）電連接，高壓低波阻抗同軸水電纜(13)的外層導體(17)的輸出端與接地電極(4)電連接；

所述排水管(36)經由第二定滑輪(27)后由上至下依次穿過重力壓盤(19)、鉆井桿的各支撐環(50)上設置的排水管通孔(53)，排水管(36)的進水端與接地電極(4)固定連接，高壓電極(3)與接地電極(4)之間的空腔（62）與排水管（36）的進水口連通，鉆井桿（20）的底部與接地電極（4）的上端部固定連接；所述進水管（14）中的去離子水能夠流入到高壓電極（3）與接地電極（4）之間的空腔（62）內。

3.根據權利要求4所述的脈沖等離子體鉆機系統，其特征是：所述去離子水的電導率小于等于100μS/cm。

4.根據權利要求4所述的脈沖等離子體鉆機系統，其特征是：所述高壓脈沖電源輸出的峰值電壓為30～100kV，脈沖的上升前沿小于100ns，脈沖的寬度小于5μs，脈沖頻率10～300Hz，單次脈沖能量為10~300J。