一种孔内交互式静力触探装置的制作方法

1.本实用新型涉及静力触探技术领域，尤其是一种孔内交互式静力触探装置。


背景技术：

2.海底静力触探系统是一种对海底土体进行深层探测的原位测试设备，利用配套的海洋钻机、海底土体静力触探设备对海底土体的物理力学性质进行原位测试，进而评价海底土体工程地质特性和稳定性的一种海底工程地质原位探测技术。通过该技术，可以获得海底土的锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力及其随深度变化曲线，进而通过计算获得土的物理力学参数，是海底工程稳定性评价中具有高精度、高灵敏度的原位测试评价方法。
3.传统的海底静力触探方法是先用钻杆和钻头在海底钻好孔，然后将静力触探系统从钻杆中间放到底端，对钻孔顶部进行静力触探测试，测试好一个行程后再把静力触探系统提到平台上，然后再把做过静力触探的部分进行钻孔，接着再把静力触探系统放下去进行测试，如此往复循环，每个循环都需要把静力触探系统从平台上放到钻杆底部，测试完成后再提上来，费时费力，劳动强度大，效率低，风险高。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型提出了一种孔内交互式静力触探装置，该静力触探装置在作业过程中无需反复提升、下放整个静力触探系统，在水下能够实现探杆的回缩，扫孔后继续作业，能够有效提高作业效率。
5.一种孔内交互式静力触探装置，静力触探装置通过脐带缆提升和传输信号，静力触探装置安装于钻杆内，钻杆端部固定有钻头，包括液压油箱、液压泵、电液比例换向阀、缸套、活塞杆、自锁定位装置、上油缸盖、活塞、下油缸盖、探杆、探头，所述液压油箱、液压泵、电液比例换向阀从上往下设置且与活塞杆同步移动，所述缸套通过上油缸盖固定于自锁定位装置的下方，所述自锁定位装置用于与钻杆锁紧，所述活塞杆穿过自锁定位装置，与设于缸套内部的活塞固定连接，所述上油缸盖、活塞及缸套围合形成上油腔，所述下油缸盖、活塞及缸套围合形成下油腔，所述上油腔和下油腔分别通过上腔液压管和下腔油腔管与电液比例换向阀连通，所述探杆固定于活塞底部并穿过下油缸盖，所述探头安装于探杆的端部，所述活塞内部安装有数据板，所述数据板通过信号线与控制器连通，控制器通过信号线与电液比例换向阀连通。
6.作为上述技术方案的优选，所述自锁定位装置包括定位筒及弹簧定位片，所述弹簧定位片的侧面设有三角形限位部，所述三角形限位部倒立设置，所述钻杆上设有与三角形限位部配合使用的自锁定位槽。
7.作为上述技术方案的优选，还包括连接头，所述连接头固定于液压油箱顶部，所述脐带缆与连接头顶部连接。
8.作为上述技术方案的优选，所述上腔液压管、下腔液压管及信号线均设于活塞杆内。
9.作为上述技术方案的优选，所述钻杆采用多段拼接式钻杆。
10.本实用新型的有益效果在于：
11.相较于传统的静力触探系统，每次作业完成之后需要将整个静力触探系统提升，反向驱动探杆回缩的操作方式不同，本静力触探装置在作业过程中无需反复提升下放整个静力触探系统，在水下能够实现探头的回缩，扫孔后继续作业，大大提高作业效率的同时，能够有效降低静力触探作业的成本。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图。
13.图2为图1中以a-a作为分界线的上半段结构示意图。
14.图3为图1中以a-a作为分界线的下半段结构示意图。
15.附图标记如下：1-脐带缆、2-钻杆、3-液压油箱、4-液压泵、5-电液比例换向阀、6-缸套、7-活塞杆、8-自锁定位装置、801-定位筒、802-弹簧定位片、9-上油缸盖、10-活塞、11-下油缸盖、12-探杆、13-探头、14-钻头、15-上油腔、16-下油腔、17-上腔液压管、18-下腔油腔管、19-数据板、20-信号线、21-三角形限位部、22-自锁定位槽、23-连接头、24-油孔一、25-油孔二。
具体实施方式
16.下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.如图1至图3所示的一种孔内交互式静力触探装置，静力触探装置通过脐带缆1提升和传输信号，静力触探装置安装于钻杆2内，钻杆2端部固定有钻头14，包括脐带缆1、钻杆2、液压油箱3、液压泵4、电液比例换向阀5、缸套6、活塞杆7、自锁定位装置8、上油缸盖9、活塞10、下油缸盖11、探杆12、探头13、钻头14，所述液压油箱3、液压泵4、电液比例换向阀5从上往下设置且与活塞杆7同步移动，所述缸套6通过上油缸盖9固定于自锁定位装置8的下方，所述自锁定位装置8用于与钻杆2锁紧，所述活塞杆7穿过自锁定位装置8，与设于缸套6内部的活塞10固定连接，所述上油缸盖9、活塞10及缸套6围合形成上油腔15，所述下油缸盖11、活塞10及缸套6围合形成下油腔16，所述上油腔15和下油腔16分别通过上腔液压管17和下腔油腔管18与电液比例换向阀5连通，所述探杆12固定于活塞10底部并穿过下油缸盖11，所述探头13安装于探杆12的端部，所述活塞6内部安装有数据板19，所述数据板19通过信号线20与控制器连通，控制器通过信号线20与电液比例换向阀5连通。
18.在本实施例中，所述自锁定位装置8包括定位筒801及弹簧定位片802，所述弹簧定位片802的侧面设有三角形限位部21，所述三角形限位部21倒立设置，所述钻杆2上设有与三角形限位部21配合使用的自锁定位槽22。
19.在本实施例中，还包括连接头23，所述连接头23固定于液压油箱3顶部，所述脐带缆1与连接头23顶部连接。
20.在本实施例中，所述上腔液压管17、下腔液压管18及信号线20均设于活塞杆7内。
21.在本实施例中，所述钻杆2采用多段拼接式钻杆。
22.本实施例的具体工作原理如下。
23.脐带缆1外层是钢丝，内层是信号线20。在甲板上有静力触探控制器和绞车，脐带缆1卷绕在绞车上，信号线20通过绞车上的滑环上的线与控制器连接。脐带缆1往下与连接头23连接，内部的信号线20一部分与电液比例控制阀5连接，一部分与数据板19连接，数据板19往下再通过线缆与探头13连接。
24.作业过程如下：
25.1.绞车通过脐带缆1吊着静力触探系统下放到钻杆2中；
26.2.静力触探系统上的自锁定位装置8滑到自锁定位槽22处时，弹簧定位片802自动张开，对其进行轴向定位，防止探杆12贯入时静力触探系统被反力顶起，钻杆2底部在下油缸盖11下方有向内突出部分，防止静力触探系统继续下落；
27.3.启动液压泵4，电液比例换向阀5控制速度和油路方向，使上腔液压管17进油，下腔液压管18回油，活塞10带动探杆12同步下行，驱动探头13进行贯入测试，数据板19采集测试数据；
28.4.贯入测试完成后，电液比例换向阀5换向，上腔液压管17回油，下腔液压管18进油，活塞10带动探杆12同步上行，驱动探头13缩回到钻杆2内，将脐带缆1顶端分开，与静力触探连接的一端固定在钻杆2内部；其中，油孔一24为上油腔15的进出油孔，油孔二25为下油腔16的进出油孔。
29.5.启动钻井泵驱动钻杆2带动钻头14旋转，钻头14对进行过静力触探实验过的地层扫孔，钻井液通过钻杆2与静力触探系统之间的缝隙进入到井底，从钻杆2与孔壁之间的缝隙返回上去，将钻出的碎屑带到钻孔上方；
30.6.钻好孔后停止钻头14旋转，将脐带缆1与静力触探控制器连接，进行下一循环的静力触探实验测试。
31.该孔内交互式静力触探装置在钻孔内进行完静力触探作业后，只需要把探头和探杆收缩回到钻杆内就可以了，不需要将静力触探系统提到平台上，大大减少了劳动强度，提高了工作效率，并降低了风险。
32.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。