鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型是鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置，包括鉆機、地震記錄儀、地震檢波器、地震信號觸發(fā)器、泥漿泵、泥漿脈沖發(fā)生器和旋轉(zhuǎn)水龍頭，巖心管與鉆桿之間連接有孔內(nèi)震源發(fā)生器，在鉆進過程中啟動地表的泥漿脈沖發(fā)生器即可以適時進行井地地震試驗?？變?nèi)震源發(fā)生器由驅(qū)動器、電池、直線電動機、吊環(huán)和穿心錘組成，吊環(huán)與穿心錘之間設(shè)有雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)井地地震、鉆進同步進行的目的，簡化現(xiàn)有工藝流程，利用鉆探孔直接開展工程地震，互不影響、一孔多用而提高了測試效率、降低了測試成本。
【專利說明】
鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域，特別是涉及一種鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程地震勘探是在地面施加一豎向激振力，地震波在向地下傳播時，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面將發(fā)生反射與折射，地表的檢波器接收記錄因豎向激振力引發(fā)的地震波。引發(fā)豎向激振力的方法包括用大錘敲擊地面、孔中炸藥和電火花。
[0003]上述三種引發(fā)豎向激振力的方法分別存在以下缺陷，S卩，大錘錘擊地面能量弱，探測距離短;炸藥或電火花是孔中震源，需要在地面預(yù)先鉆孔，把火藥或電火花裝置埋入孔內(nèi)通過導(dǎo)線連接地面，操作流程復(fù)雜、勞動強度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型針對上述三種引發(fā)豎向激振力的方法存在的不足而公開一種鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置，該聯(lián)合測試系統(tǒng)將鉆探與地震勘探有機結(jié)合，能實現(xiàn)工程鉆進、地震同步進行，簡化了現(xiàn)有工藝流程，極大地提高了生產(chǎn)效率并降低了地震勘探成本。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案:一種鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置，包括鉆機、鉆桿、鉆頭和巖心管，特征是，巖心管與鉆桿之間連接有孔內(nèi)震源發(fā)生器，鉆孔周邊地表設(shè)有地震記錄儀、地震檢波器和地震信號觸發(fā)器，所述地震記錄儀設(shè)有分別連接地震檢波器和地震信號觸發(fā)器的信號電纜，鉆孔周邊地表還設(shè)有由管路依次連接的泥漿栗、泥漿脈沖發(fā)生器和旋轉(zhuǎn)水龍頭，所述旋轉(zhuǎn)水龍頭與鉆桿相連接，所述孔內(nèi)震源發(fā)生器由外筒體、連接外筒體上端的鉆桿接頭和連接筒體下端的巖心管接頭構(gòu)成的外套，巖心管接頭支撐并固定有內(nèi)筒體和位于內(nèi)筒體中的導(dǎo)桿，導(dǎo)桿與內(nèi)筒體同軸心，所述導(dǎo)桿是由底部的大直徑桿、上部的小直徑桿和連接的大直徑桿與小直徑桿的變徑桿構(gòu)成，導(dǎo)桿底端設(shè)有錘底座，錘底座支撐有穿心錘，穿心錘的外圓面與內(nèi)筒體內(nèi)壁滑配合，所述內(nèi)筒體上部由上至下依次設(shè)有驅(qū)動器、電池和直線電動機，驅(qū)動器控制端連接于直線電動機與電池之間，直線電動機下端設(shè)有鋼絲繩吊掛的吊環(huán)，吊環(huán)與穿心錘的中心孔上端內(nèi)凸沿之間設(shè)有間隔，所述吊環(huán)圓周對稱分布雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)，下降到位狀態(tài)時的吊環(huán)其自動鎖卡、脫卡機構(gòu)的外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相接合，內(nèi)側(cè)滾珠與大直徑桿部分相接合，提升狀態(tài)下的吊環(huán)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時，其自動卡鎖、解鎖機構(gòu)的內(nèi)側(cè)滾珠與小直徑桿部分相接合，外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相脫離。
[0006]本實用新型還可以采取以下技術(shù)措施:
[0007]所述內(nèi)筒體上端與驅(qū)動器邊沿之間設(shè)有密封圈。
[0008]所述內(nèi)筒體底端與巖心管接頭的環(huán)形支座相固定。
[0009]所述外套的外筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有過水環(huán)，巖心管接頭設(shè)有過水孔。
[0010]本實用新型的有益效果和優(yōu)點在于:本裝置將孔內(nèi)震源發(fā)生器連接于鉆探設(shè)備，在鉆進過程中可以適時進行井地地震試驗，啟動地表的泥漿脈沖發(fā)生器，其脈沖信號被孔內(nèi)震源發(fā)生器的驅(qū)動器接收，驅(qū)動器使直線電動機的電池電源接通，直線電動機下端將鋼絲繩吊掛的吊環(huán)下移并與穿心錘的中心孔銜接，吊環(huán)的雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)處于卡鎖狀態(tài)，在直線電動機自動反向運動時，卡鎖狀態(tài)的吊環(huán)帶動穿心錘向上運動。當(dāng)向上運動的吊環(huán)其雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時，其自動卡鎖、解鎖機構(gòu)轉(zhuǎn)換為解鎖狀態(tài)，穿心錘自由落體并以一定能量沖擊錘底座形成井下地震，調(diào)整泥漿脈沖發(fā)生器的頻率即可以控制井下地震的頻率。地表設(shè)置的地震記錄儀通過地震檢波器和地震信號觸發(fā)器記錄地震波，經(jīng)后期處理獲得地下地層分布情況。關(guān)閉泥漿脈沖發(fā)生器，孔內(nèi)震源發(fā)生器即停止工作，泥漿栗將正常進行冷卻水的輸送與循環(huán)。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)井地地震、鉆進同步進行的目的，簡化現(xiàn)有工藝流程，利用鉆探孔直接開展工程地震，互不影響、一孔多用而提高了測試效率、降低了測試成本。
【附圖說明】
[0011 ]附圖1是本測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2是孔內(nèi)震源發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0013]附圖3是孔內(nèi)震源發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0014]附圖4是吊環(huán)雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)記:I鉆頭，2巖心管，3孔內(nèi)震源發(fā)生器，3-1鉆桿接頭，3-2外筒體，3-3巖心管接頭，3_3_1過水孔，3_3_2環(huán)形支座，3_4纏底座，3_5穿心纏，3_6導(dǎo)桿，3-7內(nèi)筒體，3_8吊環(huán)，3-8-1雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)，3_8_la限位管，3_8_lb內(nèi)側(cè)滾珠，3_8_lc外側(cè)滾珠，3-8-ld孔槽，3-9鋼絲繩，3-10直線電動機，3-11電池，3-12驅(qū)動器，3-13密封圈，3-14過水環(huán)，4鉆桿，5旋轉(zhuǎn)水龍頭，6泥漿脈沖發(fā)生器，7泥漿栗，8地震檢波器，9地震信號觸發(fā)器，10地震記錄儀。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本實用新型。
[0017]如圖1所示，鉆進設(shè)備包括鉆機(未示出)、鉆桿4、鉆頭I和巖心管2，巖心管2與鉆桿4之間連接有孔內(nèi)震源發(fā)生器3。巖心管2在測試系統(tǒng)不進行地震測試時可進行鉆探取芯。
[0018]鉆孔周邊地表設(shè)有地震記錄儀10、地震檢波器8和地震信號觸發(fā)器9，地震記錄儀10設(shè)有分別連接地震檢波器8和地震信號觸發(fā)器9的信號電纜。
[0019]鉆孔周邊地表還設(shè)有由高壓膠管依次連接的泥漿栗7、泥漿脈沖發(fā)生器6和旋轉(zhuǎn)水龍頭5，旋轉(zhuǎn)水龍頭5與鉆桿4相連接。在泥漿脈沖發(fā)生器6停止工作時，泥漿栗7與旋轉(zhuǎn)水龍頭5能提供鉆進需要的循環(huán)冷卻水。
[0020]如圖1、2、3所示，孔內(nèi)震源發(fā)生器由外筒體3-2、螺紋連接外筒體上端的鉆桿接頭
3-1和連接筒體下端的巖心管接頭3-3構(gòu)成外套，巖心管接頭3-3支撐并通過環(huán)形支座3-3-2固定內(nèi)筒體3-7，外套的外筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有過水環(huán)3-14，巖心管接頭3-3設(shè)有過水孔3_3_1ο
[0021 ]巖心管接頭3-3還固定有位于內(nèi)筒體中的導(dǎo)桿3-6，導(dǎo)桿3-6與內(nèi)筒體3_7同軸心。
[0022]導(dǎo)桿3-6是由底部的大直徑桿、上部的小直徑桿和連接的大直徑桿與小直徑桿的變徑桿構(gòu)成，導(dǎo)桿3-6底端設(shè)有錘底座3-4，錘底座支撐有穿心錘3-5，穿心錘的外圓面與內(nèi)筒體3-7內(nèi)壁滑配合。
[0023]內(nèi)筒體3-7上部由上至下依次設(shè)有驅(qū)動器3-12、電池3-11和直線電動機3-10，內(nèi)筒體上端與驅(qū)動器3-12邊沿之間設(shè)有密封圈3-13。
[0024]驅(qū)動器控制直線電動機加電運行，直線電動機3-10下端設(shè)有由鋼絲繩3-9吊掛的吊環(huán)3-8，吊環(huán)與穿心錘3-5的中心孔上端內(nèi)凸沿之間設(shè)有間隔。
[0025]如圖3、4所示。吊環(huán)3-8圓周面對稱分布四個現(xiàn)有技術(shù)中的雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)3-8-1，該機構(gòu)由雙滾珠即內(nèi)側(cè)滾珠3-8-lb和外側(cè)滾珠3-8-lc和容納雙滾珠的孔槽3-8-ld組成，孔槽外端口的寬度小于外側(cè)滾珠直徑，內(nèi)側(cè)滾珠由限位管3-8-la限位。在泥漿脈沖發(fā)生器為關(guān)閉狀態(tài)時，吊環(huán)3-8與導(dǎo)桿3-6的小直徑桿部分對應(yīng)，外側(cè)滾珠位于內(nèi)側(cè)滾珠外側(cè)的孔槽槽底。
[0026]泥漿脈沖發(fā)生器啟動后，吊環(huán)3-8下降，在下降過程中內(nèi)側(cè)滾珠通過導(dǎo)桿3-6的變徑桿與大直徑桿接觸使外側(cè)滾珠外移，并且外側(cè)滾珠外移的部分大于吊環(huán)與穿心錘3-5的中心孔上端內(nèi)凸沿之間間隔距離，當(dāng)?shù)醐h(huán)3-8繼續(xù)下降進入穿心錘3-5中心孔時，外側(cè)滾珠受穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的阻擋而在孔槽3-8-ld中上移至C，的位置，使吊環(huán)順利進入穿心錘中心孔。當(dāng)外側(cè)滾珠通過穿心錘3-5的中心孔上端內(nèi)凸沿即吊環(huán)3-8下降到位后，該內(nèi)凸沿的底部為外側(cè)滾珠回落提供了空間，此時雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)3-8-1成為卡鎖狀態(tài)即吊環(huán)通過雙滾珠與穿心錘為卡鎖連接。在直線電動機自動反向運動時吊環(huán)帶動穿心錘進入提升狀態(tài)，當(dāng)?shù)醐h(huán)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時，其自動卡鎖、解鎖機構(gòu)的內(nèi)側(cè)滾珠與小直徑桿部分相接合，外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相脫離而使穿心錘自動解鎖下落。
[0027]本實用新型的圖示實施例其操作步驟如下:通過鉆桿將孔內(nèi)震源發(fā)生器隨鉆頭、巖心管一同下入孔內(nèi)；開啟泥漿栗，進行回轉(zhuǎn)鉆進取芯；到達測試深度時，開啟脈沖發(fā)生器傳輸脈沖信號，孔內(nèi)震源發(fā)生器中的穿心錘以一定能量沖擊錘底座，地震記錄儀開始測試、記錄、存儲數(shù)據(jù);測試完畢后關(guān)閉脈沖發(fā)生器，脈沖信號消失，孔內(nèi)震源發(fā)生器停止沖擊，繼續(xù)進行鉆進取芯，直到下一測試深度;依次重復(fù)以上步驟直至達到最終設(shè)計深度。
【主權(quán)項】
1.鉆進與井地地震聯(lián)合測試裝置，包括鉆機、鉆桿、鉆頭和巖心管，其特征在于:巖心管與鉆桿之間連接有孔內(nèi)震源發(fā)生器，鉆孔周邊地表設(shè)有地震記錄儀、地震檢波器和地震信號觸發(fā)器，所述地震記錄儀設(shè)有分別連接地震檢波器和地震信號觸發(fā)器的信號電纜，鉆孔周邊地表還設(shè)有由管路依次連接的泥漿栗、泥漿脈沖發(fā)生器和旋轉(zhuǎn)水龍頭，所述旋轉(zhuǎn)水龍頭與鉆桿相連接，所述孔內(nèi)震源發(fā)生器由外筒體、連接外筒體上端的鉆桿接頭和連接筒體下端的巖心管接頭構(gòu)成的外套，巖心管接頭支撐并固定有內(nèi)筒體和位于內(nèi)筒體中的導(dǎo)桿，導(dǎo)桿與內(nèi)筒體同軸心，所述導(dǎo)桿是由底部的大直徑桿、上部的小直徑桿和連接的大直徑桿與小直徑桿的變徑桿構(gòu)成，導(dǎo)桿底端設(shè)有錘底座，錘底座支撐有穿心錘，穿心錘的外圓面與內(nèi)筒體內(nèi)壁滑配合，所述內(nèi)筒體上部由上至下依次設(shè)有驅(qū)動器、電池和直線電動機，驅(qū)動器控制端連接于直線電動機與電池之間，直線電動機下端設(shè)有鋼絲繩吊掛的吊環(huán)，吊環(huán)與穿心錘的中心孔上端內(nèi)凸沿之間設(shè)有間隔，所述吊環(huán)圓周對稱分布雙滾珠自動卡鎖、解鎖機構(gòu)，下降到位狀態(tài)時的吊環(huán)其自動鎖卡、脫卡機構(gòu)的外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相接合，內(nèi)側(cè)滾珠與大直徑桿部分相接合，提升狀態(tài)下的吊環(huán)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時，其自動卡鎖、解鎖機構(gòu)的內(nèi)側(cè)滾珠與小直徑桿部分相接合，外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相脫離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測試裝置，其特征在于:所述內(nèi)筒體上端與驅(qū)動器邊沿之間設(shè)有密封圈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測試裝置，其特征在于:所述內(nèi)筒體底端與巖心管接頭的環(huán)形支座相固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合測試裝置，其特征在于:所述外套的外筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有過水環(huán)，巖心管接頭設(shè)有過水孔。
【文檔編號】E21B49/02GK205558887SQ201620245798
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】董永剛, 陳新軍, 王福, 鄭偉, 李鵬
【申請人】鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司