一种可测量孔底钻进参数的钻具的制作方法

本发明涉及地质勘探，尤其涉及一种可测量孔底钻进参数的钻具。

背景技术：

1、钻具是一种钻孔勘探装置，其包括钻杆和钻头等，钻机的驱动端通过钻杆连接钻头。当钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩一定时，随着钻头钻进深度的增加，钻杆传递至钻头上的钻压和扭矩逐渐减小，进而导致钻进效率降低。如果随着钻进深度的增加持续增大钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩，易发生钻杆折断等孔内事故。

2、现有技术中，仅能获知钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩数值，无法实时采集钻头承受的钻压和扭矩，仅靠经验相应调整施加在钻头上的钻压和扭矩以进行长距离的钻进。但这种钻压和扭矩的调整方式的精度较低，易造成误判，引发钻杆折断等孔内事故，从而延长施工周期并增加施工成本。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种可测量孔底钻进参数的钻具，其解决了现有技术中仅能获知钻机施加在钻杆上的钻压和扭矩数值，仅靠经验相应调整施加在钻头上的钻压和扭矩，存在钻压和扭矩的调整方式的精度较低，引发钻杆折断等孔内事故，延长施工周期并增加施工成本的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、本发明实施例提供一种可测量孔底钻进参数的钻具，包括钻头和钻杆，所述钻杆的两端分别连接所述钻头和所述钻机，还包括：

6、套筒，所述套筒位于所述钻头内，且所述套筒和所述钻头的内周壁之间形成环形的容纳腔；

7、测量组件，所述测量组件位于所述容纳腔内，所述测量组件包括钻压测量桥路、扭矩测量桥路和信号传输单元；

8、所述钻压测量桥路能够采集所述钻头的钻压并将钻压信息传输至所述信号传输单元，所述扭矩测量桥路能够采集所述钻头的扭矩并将扭矩信息传输至所述信号传输单元，所述信号传输单元能够将所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述钻机。

9、根据本发明，所述钻压测量桥路包括第一应变片和第二应变片，所述第一应变片的延伸方向平行于所述钻头的轴向，所述第二应变片的延伸方向垂直于所述钻头的轴向；

10、所述扭矩测量桥路包括第三应变片，所述第三应变片的延伸方向与所述钻头的轴向间的夹角为45°。

11、根据本发明，所述第一应变片、所述第二应变片和所述第三应变片的设置数量均为多个；

12、多个所述第一应变片、多个第二应变片和多个所述第三应变片均沿所述容纳腔的周向等距间隔设置。

13、根据本发明，所述信号传输单元包括传感器电路模块；

14、所述传感器电路模块包括信号调理电路、单片机集成电路、二次转换电路、数据存储芯片；

15、所述信号调理电路能够接受并放大所述钻压测量桥路传输的钻压信息以及所述扭矩测量桥路传输的扭矩信息，并将放大后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述单片机集成电路进行信号处理，所述单片机集成电路将经所述信号处理后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述二次转换电路进行信号转换，所述二次转换电路将信号转换后的所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述数据存储芯片存储；

16、所述信号传输单元还包括主控发射模块；

17、所述二次转换电路还能将信号转换后的所述钻压信息和所述扭矩信息经所述主控发射模块传输至所述钻机。

18、根据本发明，还包括：

19、内管总成，所述内管总成包括内管总成主体、取芯管和捞矛头；

20、所述内管总成主体靠近所述钻头的一端设置所述取芯管，所述取芯管插接在所述套筒内，所述取芯管能够存储岩心；

21、所述内管总成主体远离所述钻头的一端设置捞矛头，所述捞矛头能够带动所述内管总成整体沿自身轴向移动以打捞所述内管总成整体。

22、根据本发明，所述套筒为筒体，所述套筒的第一端抵靠所述钻头的钻进端的内侧，所述套筒的第二端和所述钻头的连接端齐平；

23、所述可测量孔底钻进参数的钻具还包括：

24、扩孔器，所述扩孔器的第一端设置阶梯结构，所述阶梯结构的端面抵靠所述套筒的第二端和所述钻头的连接端；

25、外管，所述外管的第一端抵靠所述扩孔器的第二端；

26、弹卡室，所述弹卡室的第一端抵靠所述外管的第二端；

27、联轴器，所述联轴器的第一端和所述弹卡室的第一端连接；

28、所述套筒、所述扩孔器、所述外管、所述弹卡室和所述联轴器依次连通并形成容纳所述内管总成的内管总成容纳腔，所述内管总成能够沿自身轴向移动的设置在所述内管总成容纳腔内。

29、根据本发明，所述主控发射模块通过导线将所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述钻机；所述套筒、所述扩孔器、所述外管、所述弹卡室和所述联轴器上均设置沿各自轴向延伸的导线孔，所述导线孔用于穿设所述主控发射模块和所述钻机之间的所述导线；

30、或者，所述主控发射模块通过无线传输方式将所述钻压信息和所述扭矩信息传输至所述钻机；

31、或者，所述内管总成主体上设置数据存储模块，所述数据存储模块能够接受并存储所述主控发射模块传输的信号转换后的所述钻压信息和所述扭矩信息，通过所述捞矛头打捞所述内管总成主体时，能够由所述数据存储模块读取所述钻压信息和所述扭矩信息。

32、根据本发明，还包括稳定环；

33、所述稳定环位于所述套筒的第二端、所述扩孔器的内周壁和所述外管的第一端形成的稳定环容纳腔内，所述稳定环套设在所述取芯管的外周；所述稳定环的内周壁设置槽体，所述槽体沿所述稳定环的轴向延伸。

34、根据本发明，所述外管的第二端的内周壁设置环形槽；

35、所述可测量孔底钻进参数的钻具还包括：

36、扶正环，所述扶正环位于所述环形槽和所述弹卡室的第一端形成的扶正环容纳腔内。

37、根据本发明，所述钻杆为空心管体，所述钻杆的第一端连接所述联轴器的第二端。

38、根据本发明，所述钻头为孕镶金刚石钻头。

39、(三)有益效果

40、本发明的有益效果是：本发明的一种可测量孔底钻进参数的钻具，通过设置套筒，并将套筒设置在钻头内，且套筒和钻头的内周壁之间形成环形的容纳腔。将测量组件设置在容纳腔内，测量组件包括钻压测量桥路、扭矩测量桥路和信号传输单元。

41、在钻头的钻进过程时，钻压测量桥路能够实时采集钻头承受的钻压，扭矩测量桥路能够实时采集钻头承受的扭矩，进而由钻压测量桥路将钻压信息传输至信号传输单元，扭矩测量桥路将扭矩信息传输至信号传输单元，并由信号传输单元将钻压信息和扭矩信息传输至钻机，以使钻机能够根据需求通过钻杆实时调节施加在钻头上的钻压和扭矩，提高了对钻头上的钻压和扭矩的调节精度，避免钻杆发生折断等孔内事故。同时，由套筒将测量组件集成在钻头上，方便加工装卸，且成本较低。

技术特征：

1.一种可测量孔底钻进参数的钻具，包括钻头(1)和钻杆，所述钻杆的两端分别连接所述钻头(1)和钻机，其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，

3.如权利要求2所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，

4.如权利要求1所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，所述信号传输单元(52)包括传感器电路模块(521)；

5.如权利要求4所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，还包括：

6.如权利要求5所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，所述钻头(1)为筒体，所述套筒(3)的第一端抵靠所述钻头(1)的钻进端的内侧，所述套筒(3)的第二端和所述钻头(1)的连接端齐平；

7.如权利要求6所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，

8.如权利要求6所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，还包括稳定环(73)；

9.如权利要求6所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，所述外管(72)的第二端的内周壁设置环形槽；

10.如权利要求8所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，所述钻杆为空心管体，所述钻杆的第一端连接所述联轴器(76)的第二端。

11.如权利要求1所述的可测量孔底钻进参数的钻具，其特征在于，所述钻头(1)为孕镶金刚石钻头。

技术总结
本发明涉及一种可测量孔底钻进参数的钻具，包括钻头和钻杆，钻杆的两端分别连接钻头和钻机，还包括：套筒，套筒位于钻头内，且套筒和钻头的内周壁之间形成环形的容纳腔。测量组件位于容纳腔内，测量组件包括钻压测量桥路、扭矩测量桥路和信号传输单元。钻压测量桥路能够采集钻头的钻压并将钻压信息传输至信号传输单元，扭矩测量桥路能够采集钻头的扭矩并将扭矩信息传输至信号传输单元，信号传输单元能够将钻压信息和扭矩信息传输至钻机。其有益效果是，在钻头的钻进过程时，钻机能够根据需求通过钻杆实时调节施加在钻头上的钻压和扭矩，提高了对钻头上的钻压和扭矩的调节精度，避免钻杆发生折断等孔内事故。

技术研发人员：刘飞香,廖金军,刘郡,蒋海华,汪灿,李俊,苏亮
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11