[發明專利]考慮鉆柱動態振動的頁巖破碎實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201410627697.5
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104297049A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 朱海燕;肖曉華;陳松;王騰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.考慮鉆柱動態振動的頁巖破碎實驗裝置及實驗方法，其特征在于，由一層板(1)、鉆壓檢測裝置、二層板(2)、平面推力球軸承(27)、三層板(3)、夾持裝置、扭矩檢測裝置、位移檢測裝置、數據采集系統、鉆柱(14)和鉆頭(10)組成；所述一層板(1)是通過螺栓槽(37)和螺栓槽(38)用螺栓將其固定在搖臂鉆床的工作臺上；所述鉆壓檢測裝置是在所述一層板(1)和所述二層板(2)之間安裝一個或三個懸臂梁壓力傳感器(29)，用于測量鉆壓；所述二層板(2)與所述三層板(3)之間通過所述平面推力球軸承(27)連接；所述夾持裝置是在所述三層板(3)上通過螺栓安裝角鋼(4)和角鋼(26)，其中角鋼(4)的側壁開圓孔，并在圓孔內焊接一個螺母(6)，螺母(6)內預先放置一個六角螺栓(5)，通過所述六角螺栓(5)旋轉推動所述角鋼(4)和角鋼(26)之間的一個活動板(7)，從而夾緊頁巖(9)；所述扭矩檢測裝置是在一層板(1)上通過螺栓連接角鋼(32)，墊片(33)通過螺栓與所述角鋼(32)連接，在所述墊片(33)上安裝有一個懸臂梁壓力傳感器(30)，墊片(34)通過螺栓連接在所述懸臂梁壓力傳感器(30)上，角鋼(8)通過螺栓連接在三層板(3)上；位移檢測裝置由角鋼(25)通過螺栓槽(36)用螺栓將其連接在搖臂鉆床的工作臺上，條形鋼板(19)使用螺栓連接在角鋼(25)上，在條形鋼板(19)上螺栓連接角鋼(18)，在角鋼(18)上焊接連接板(17)，在連接板(17)上安裝位移傳感器(15)，位移傳感器(15)的拉桿(16)螺栓連接塑料圓環(11)，塑料圓環(11)的內環面通過高強度膠水與滾動軸承(12)的外圈環面粘接，滾動軸承(12)的內圈環面通過高強度膠水與“T”形鋼管(13)的外表面粘接，“T”形鋼管(13)的內表面與鉆柱(14)的外表面通過螺釘(33)固定在一起。?

2.根據權利要求1所述的鉆壓檢測裝置，其特征在于：所述懸臂梁壓力傳?感器(29)的一端固定在所述一層板(1)上，另一端固定在所述二層板(2)的中心處。?

3.根據權利要求1所述的二層板和所述的三層板，其特征在于：所述二層板(2)和所述三層板(3)均呈正方形，且相對應面的中心處均采用銑刀銑出一個深度為5mm的圓槽，所述平面推力球軸承(7)的軸圈和軸套分別放置于二層板(2)與三層板(3)的環形槽內。?

4.根據權利要求1所述的夾持裝置，其特征在于：所述夾持裝置固定于所述三層板(3)的中心位置，所述夾持裝置的角鋼(4)和角鋼(26)的間距為110mm，所述活動板(7)為100mm×100mm×10mm的矩形板。?

5.根據權利要求1所述的數據采集系統，其特征在于：采用數據傳輸線連接所述懸臂梁壓力傳感器(29)、所述懸臂梁壓力傳感器(30)、所述位移傳感器(15)、位移數據轉換模塊(20)、壓力變送器(23)、壓力變送器(24)、數據采集卡(22)和電腦終端(21)，用于記錄實驗過程中測量到的鉆壓、扭矩和位移數據。?

6.根據權利要求1所述的鉆柱，其特征在于：所述鉆柱(14)為一外徑為20mm和內徑為18mm的鋼管，其上端固定于搖臂鉆床的夾持器中，下端內圓攻絲螺紋連接所述鉆頭(10)。?

7.根據權利要求1所述的鉆頭，其特征在于：所述鉆頭(10)為聚晶金剛石復合片微鉆頭或三牙輪微鉆頭。?

8.一種使用權利要求1所述的考慮鉆柱動態振動的頁巖破碎實驗裝置的方法，其特征在于包含以下步驟：?

1)將該頁巖破碎實驗裝置通過螺栓固定在搖臂鉆床的工作臺上；?

2)將所述鉆頭(10)安裝在所述鉆柱(14)攻絲的一端上，將所述位移檢?測裝置的“T”形鋼管(13)固定在所述鉆柱(14)上的合適位置，采用搖臂鉆床的夾持器將所述鉆柱的上端固定在搖臂鉆床上，同時應確保所述鉆柱(14)和所述鉆頭(10)位于所述夾持裝置的中心位置；?

3)連接所述懸臂梁壓力傳感器(29)、懸臂梁壓力傳感器(30)、位移傳感器(15)、轉換模塊(20)、壓力變送器(23)、壓力變送器(24)和電腦終端(21)，并進行調試與校準，標定所述懸臂梁壓力傳感器(29)、懸臂梁壓力傳感器(30)和位移傳感器(15)；?

4)用高精度電子稱稱出加工好的頁巖(9)(規格長×寬×高為100mm×100mm×100mm)的初始重量，并將所述頁巖(9)和所述活動板(7)放置于所述夾持裝置中，擰緊螺釘以固定所述頁巖(9)；?

5)設定搖臂鉆床的主軸轉速和進給量，啟動搖臂鉆床；?

6)觀察當所述鉆頭(10)開始接觸并破碎所述頁巖(9)時，所述數據采集系統立即啟動，開始記錄鉆壓、扭矩、位移三種數據，同時秒表開始計時。?

7)計時一定時間后，立即停止搖臂鉆床主軸進給，提出所述鉆頭(10)并停止主軸轉動，同時所述數據采集系統終止數據采集并將其保存。?

8)將所述頁巖(9)從所述夾持裝置中取下，用高精度電子稱稱出所述頁巖9在破碎實驗后的重量，并記錄；?

9)重復實驗步驟4至步驟8，直至實驗結束。?