專利名稱：可測孔深的大通孔有線鉆桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在地礦行業(yè)采用有線鉆桿鉆進過程中，可測孔深的大通孔有線鉆桿，屬于地礦鉆探領域。
背景技術：
隨著地表和常規(guī)資源的逐漸枯竭，必須將鉆井工業(yè)轉(zhuǎn)向復雜地區(qū)、海洋以及深部地層以尋求資源，這樣對于鉆孔的要求也越來越高，有線隨鉆測量鉆進由于它能實時反映鉆孔方位及傾角等情況，在地礦行業(yè)得到廣泛的應用。目前中心通纜式高強度大通孔鉆桿應用很廣泛，但其對孔深的測量仍依靠人工統(tǒng)計孔下鉆具長度，或者借助計算機統(tǒng)計，加以人工輔助修正，在無專人監(jiān)督的情況下，無法防止機組人員誤操作或謊報績效而人為修改孔深，導致未能按照工程設計要求完鉆。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的存在的上述問題，提供一種基于申請?zhí)枮?00710018252. 7的中心通纜式高強度大通孔鉆桿而設計的可測孔深的大通孔有線鉆桿，在無專人監(jiān)督，不需要人工修正的情況下，均可實時測孔深。為了達成上述目的，本實用新型采用如下技術方案提供一種可測孔深的大通孔有線鉆桿，包括鉆桿，鉆桿公接頭和鉆桿母接頭，由鉆桿公接頭和鉆桿母接頭首尾相連構成高強度大通孔鉆桿，在大通孔鉆桿內(nèi)沿軸線設置中心通纜裝置，中心通纜裝置與大通孔鉆桿構成一體式鉆桿，所述的一體式鉆桿中在每一根鉆桿通纜的一端接入一個阻值相同的高精密電阻，在最底端的鉆桿電纜連接探管的信號發(fā)射端，發(fā)射信號由12V的直流電平提供； 信號地線通過探管支架連接到下部鉆桿上，再與地面電阻連接形成閉合回路。本實用新型所述的每根鉆桿中接入的高精密電阻阻值為100Ω 1000Ω，地面電阻阻值為IOkQ 50k Ω，誤差值均小于0. 1%。本實用新型所述的在每一根鉆桿通纜的一端接入一個阻值相同的高精密電阻，高精密電阻連接的結構可以有三種⑴、連接在通纜公接頭中所設置的高分子樹脂絕緣環(huán)的中心通孔中，高精密電阻一端穿過絕緣墊片與中間導線相連，另一端連接到通纜公接頭上；并在高精密電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有RTV615灌封膠；⑵、連接在通纜公接頭中設置的兩個可導電圓形金屬薄片和一個高分子樹脂絕緣環(huán)內(nèi)，高精密電阻兩端分別焊接到金屬薄片上，金屬薄片分別與中間導線和通纜公接頭焊接；同樣在高精密電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有RTV615灌封膠；⑶、直接設置在通纜公接頭上，將變徑彈簧替換成彈簧變阻器。本實用新型使用RTV615灌封膠填充直插式高精密電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間的空隙，是為了確保鉆頭鉆進過程中高精密電阻連接更牢固，具有更強的抗震性。本實用新型的鉆桿是對中心通纜式高強度大通孔鉆桿的改進，可測孔深的鉆桿是通過探管內(nèi)的直流電平和每段鉆桿內(nèi)增設的高精密電阻及地面電阻構成回路實現(xiàn)的；其原理是已知在每段鉆桿內(nèi)安裝的高精密電阻值及在地面電阻值及電平值的前提下，通過采集卡采集地面電阻兩端的電位值，計算出鉆桿中串聯(lián)電阻中的回路電流、總阻值及孔中鉆桿的數(shù)量，再乘以每根鉆桿長度，加上孔下固定鉆具長度，再減去鉆桿余量，計算的最大值即為孔深。本實用新型所述的鉆桿余量等同于動力頭離地面的位置，通過同步帶與增量式編碼器實時監(jiān)測動力頭的位置，實現(xiàn)實時監(jiān)測鉆桿余量。本實用新型的鉆桿與現(xiàn)有技術相比具有的效果是在已知的每段鉆桿內(nèi)高精密電阻的阻值、地面電阻阻值及電平值的前提下，通過采集卡采集地面電阻兩端的電位值，計算出鉆桿中串聯(lián)電阻中的回路電流、總阻值及孔中鉆桿的數(shù)量。這樣測量得到的孔深結果不需要人工修正，可長期實時監(jiān)測孔深，掌握工作的進度，有利于優(yōu)質(zhì)完成鉆探任務。

圖1為本實用新型可測孔深的大通孔有線鉆桿結構示意圖。圖2為本實用新型中在每根鉆桿內(nèi)高精密電阻的連接結構示意圖。圖3為本實用新型中每根鉆桿內(nèi)高精密電阻焊在金屬薄片兩端的結構示意圖。圖4為本實用新型中每根鉆桿內(nèi)以彈簧變阻器作為高精密電阻的結構示意圖。上述圖中1-地面電阻、2-孔壁、3-鉆桿內(nèi)的高精密電阻、4-鉆桿接頭、5-鉆桿、 6-信號發(fā)射端、7-探管、8-鉆頭、9-鉆桿母接頭、10-通纜母接頭、11-絕緣支撐環(huán)、12-絕緣聯(lián)接體、13-中間導線、14-絕緣墊片、15-高分子樹脂絕緣環(huán)、16-直插式高精密電阻、17-孔用彈性擋圈、18-通纜公接頭、19-變徑彈簧、20-鉆桿公接頭、21-金屬薄片、22-彈簧電阻。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的方法作進一步詳述。實施例1 本實用新型提供一種可測孔深的大通孔有線鉆桿，如圖1、2所示，包括鉆桿5和鉆桿接頭4，鉆桿接頭4由鉆桿公接頭20和鉆桿母接頭9組成、通過鉆桿公接頭和鉆桿母接頭首尾相連構成高強度大通孔鉆桿，在大通孔鉆桿內(nèi)沿軸線設置中心通纜裝置。 中心通纜裝置由通纜母接頭10，絕緣支撐擋環(huán)11，絕緣連接體12，中間導線13，孔用彈性擋圈17、通纜公接頭18，變徑彈簧19構成。中心通纜裝置與大通孔鉆桿構成一體式鉆桿， 所述的一體式鉆桿中在每一根鉆桿通纜的一端接入一個阻值相同的高精密電阻3，阻值為 100Ω，在最底端的鉆桿電纜連接探管7的信號發(fā)射端6，發(fā)射信號由12V的直流電平提供； 信號地線通過探管7支架連接到下部鉆桿上，再與地面電阻1連接形成閉合回路，地面電阻 1阻值為50k Ω。鉆桿在孔壁2內(nèi)鉆進狀況參見圖1。鉆桿內(nèi)高精密電阻3連接結構參見圖2，高精密電阻連接在通纜公接頭18中所設置的一個高分子樹脂絕緣環(huán)15中心通孔內(nèi)，高精密電阻3 —端通過絕緣墊片14與中間導線13相連，另一端連接到通纜公接頭18上；并在電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有 RTV615灌封膠；確保高精密電阻具有更強的抗震性。實施例2 本實用新型可測孔深的大通孔有線鉆桿，其結構如圖1、3所示，鉆桿總體結構同實施例1，不同的是地面電阻1的阻值、鉆桿內(nèi)高精密電阻的阻值與連接結構的選擇。地面電阻1選為IOkQ和鉆桿內(nèi)高精密電阻3阻值選為IkQ 鉆桿內(nèi)高精密電阻的連接結構如圖3所示，鉆桿內(nèi)高精密電阻連接在通纜公接頭18中所設置的兩個可導電圓形金屬薄片21和一個高分子樹脂絕緣環(huán)15內(nèi)，高精密電阻兩端分別焊接到金屬薄片上，金屬薄片21分別與中間導線13和通纜公接頭18焊接；同樣在電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有RTV615灌封膠。實施例3 本實用新型可測孔深的大通孔有線鉆桿，其結構如圖1、4所示，鉆桿總體結構同實施例1，不同的是地面電阻1的阻值選為20 kQ ；鉆桿內(nèi)高精密電阻直接采用彈簧變阻器替換原先設置在通纜公接頭上的變徑彈簧，參見圖4，鉆桿內(nèi)彈簧變阻器按照中心通纜式高強度大通孔鉆桿中的變徑彈簧19的尺寸制作，本實施例中采用阻值為150Ω的彈簧變阻器22。本實用新型可測孔深的大通孔有線鉆桿在鉆進過程中監(jiān)測孔深過程是測孔深時先通過采集卡采集地面電阻1兩端的電位，由歐姆定律I=U/R計算出整個回路電流；將發(fā)射信號電平值12V減去電纜上端電位即可得到鉆桿所承受的電壓，除以回路電流值，計算出鉆桿中串聯(lián)電阻的總阻值，再除以每段鉆桿的阻值，得出孔中鉆桿的數(shù)量；將孔中鉆桿的數(shù)量乘以每根鉆桿長度，加上孔下固定鉆具長度，再減去鉆桿余量，計算的最大值即為孔深。所述的鉆桿余量等同于動力頭離地面的位置，通過同步帶與增量式編碼器實時監(jiān)測動力頭的位置，實現(xiàn)實時監(jiān)測鉆桿余量。
權利要求1.一種可測孔深的大通孔有線鉆桿，包括鉆桿，鉆桿公接頭和鉆桿母接頭，由鉆桿公接頭和鉆桿母接頭首尾相連構成高強度大通孔鉆桿，在大通孔鉆桿內(nèi)沿軸線設置中心通纜裝置，中心通纜裝置與大通孔鉆桿構成一體式鉆桿，其特征在于所述的一體式鉆桿中在每一根鉆桿通纜的一端接入一個阻值相同的高精密電阻，在最底端的鉆桿電纜連接探管的信號發(fā)射端，發(fā)射信號由12V直流電平提供，信號地線通過探管支架連接到下部鉆桿上，再與地面電阻連接形成閉合回路。
2.根據(jù)權利要求1所述的可測孔深的大通孔有線鉆桿，其特征在于所述的每根鉆桿中接入的高精密電阻阻值為100 Ω 1000 Ω，地面電阻阻值為IOkQ 50k Ω，誤差值均小于 0. 1%。
3.根據(jù)權利要求1所述的可測孔深的大通孔有線鉆桿，其特征在于所述的在每一根鉆桿通纜的一端接入一個阻值相同的高精密電阻，高精密電阻連接的結構有三種(1)、連接在通纜公接頭中所設置的高分子樹脂絕緣環(huán)的中心通孔中，高精密電阻一端穿過絕緣墊片與中間導線相連，另一端連接到通纜公接頭上；并在高精密電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有RTV615灌封膠；O)、連接在通纜公接頭中設置的兩個可導電圓形金屬薄片和一個高分子樹脂絕緣環(huán)內(nèi)，高精密電阻兩端分別焊接到金屬薄片上，金屬薄片分別與中間導線和通纜公接頭焊接； 同樣在高精密電阻與高分子樹脂絕緣環(huán)之間填充有RTV615灌封膠；(3)、直接設置在通纜公接頭上，將變徑彈簧替換成彈簧變阻器。
專利摘要本實用新型涉及一種可測孔深的大通孔有線鉆桿，包括鉆桿，鉆桿公、母接頭，由鉆桿公、母接頭首尾相連構成大通孔鉆桿，在大通孔鉆桿內(nèi)沿軸線設中心通纜裝置，中心通纜裝置與鉆桿構成一體式鉆桿，在一體式鉆桿內(nèi)的每一根鉆桿通纜一端接入一阻值相同的高精密電阻，將最底端的鉆桿電纜連接到探管的信號發(fā)射端，發(fā)射信號由的直流電平提供，信號地線通過探管支架連接到下部鉆桿上，再與地面電阻連接形成閉合回路。鉆進過程中孔深的測量是通過采集卡實時采集地面電阻兩端電位，算出回路電流；再通過簡單的計算即可得出孔深。使用本鉆桿在無專人監(jiān)督，不需要人工修正的情況下，均可實時測孔深。
文檔編號E21B47/04GK202325274SQ201120376109
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者余志鵬, 邵春, 陳鵬飛 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢)