(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211036974.6 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 湖南科技大 学 地址 411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2 号 (72)发明人 金永平　贺晓斌　彭佑多　刘平　 (74)专利代理 机构 湘潭市汇智专利事务所(普 通合伙) 43108 专利代理师 乌景瑞 (51)Int.Cl. E21B 25/18(2006.01) E21B 7/12(2006.01) E21B 15/02(2006.01) E21B 19/08(2006.01) E21B 47/00(2012.01)E21B 44/00(2006.01) E21B 3/02(2006.01) G01M 99/00(2011.01) G01D 21/02(2006.01) G01N 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种高压环境下微型钻 进取芯试验平台 (57)摘要 本发明公布了一种高压环境下微型钻进取 芯试验平台， 包括高压仓、 微型钻进取芯试验台 及控制装置； 微型钻进取芯试验台设置在高压仓 内； 所述的微型钻进取芯试验台包括下托盘、 中 托盘、 液压系统、 行程油缸、 岩样板、 岩石样块、 压 力补偿装置及钻机； 钻机进行钻进取芯作业； 液 压系统为钻机提供动力； 压力补偿装置用以平衡 高压仓和液压系统内压力。 本发 明可适用于不同 的压力环 境， 模拟不同规格金刚石钻头在不同进 给力以及切削力下的钻进取芯过程， 模拟范围 广、 功能完 善、 性能可靠 。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115387749 A 2022.11.25 CN 115387749 A 1.一种高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 包括高压仓、 微型钻进取芯试验 台及控制装置； 微型钻进取芯试验台设置在高压仓内； 所述的微型钻进取芯试验台包括下 托盘、 中托盘、 液压系统、 行程油缸、 岩样 板、 岩石样块、 压力补偿装置及钻机； 所述的中托盘 通过多个立柱I安装在下托盘上， 所述的液压系统及压力 补偿装置安装在下托盘上， 所述的 岩样板支撑在多个立柱I上； 所述的岩石样块固定在岩样板上； 所述的中托盘上设有导向 柱， 导向柱上设有导向滑槽， 导向滑槽竖直设置； 所述的钻机安装在钻机滑座上， 钻机滑座 置于导向滑槽内； 所述的行程油缸 的下端与中托盘或导向柱底部铰接， 行程油缸 的上端与 钻机滑座铰接； 所述的钻机的钻管位于岩石样块正上方， 且中托盘上对应于钻机的钻管设 有钻管孔； 钻机、 压力补偿装置及行程油缸分别与液压系统连接， 液压系统与控制装置连 接。 2.根据权利要求1所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 微型钻进取芯 试验台还 包括上托盘， 上托盘通过多个立柱 Ⅱ安装在中托盘上。 3.根据权利要求1所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 所述的岩石样 块通过四个固定夹板固定在岩样板上， 所述的固定夹板包括底板、 侧板及加强筋； 底板固定 在岩样板上， 侧板垂直于底板与底板连接， 底板、 侧板之间设有加强筋； 侧板侧面紧贴岩石 样块侧面。 4.根据权利要求1所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 高压仓顶部的 仓盖上设有进 水口， 进水口通过高压管连接高压泵 出口， 高压泵进口通过管道连接水箱； 仓 盖的顶面和底面上分别设有四个水密接插件， 顶 面上的四个水密接插件分别与 底面上四个 水密接插件电连接； 底面上四个水密接插件分别连接温度传感器、 压力传感器、 高压相机及 照明装置； 顶面上的四个水密接插 件通过采集装置连接控制装置 。 5.根据权利要求1所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 导向柱底部设 有底座， 底座通过螺钉固定在中托盘上， 所述的行程油缸的下端与底座铰接； 底座上对应于 中托盘上的钻管孔设有钻管孔 Ⅱ， 钻管孔Ⅱ处安装有钻套。 6.根据权利要求1所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 所述的钻机包 括液压马达、 动力头主轴、 抛弃轴、 棘轮及动力头壳体； 所述的液压马达固定安装在动力头 壳体顶部； 动力头壳体与钻机滑座固定连接； 动力头主轴通过动力头壳体内的轴承支承， 动 力头主轴 上端与液压马达输出轴连接； 棘轮通过键固定在动力头主轴 上； 动力头壳体上对 应于棘轮设有卸扣油缸， 卸扣油缸 的活塞侧 面上的棘爪槽内通过棘爪销铰接有棘爪， 棘爪 销上设有扭力弹簧， 扭力弹簧的两端分别与棘爪和活塞连接； 棘爪与棘轮配合形成棘轮棘 爪机构， 卸扣油缸与液压系统连接； 所述的动力头主轴上套装有 抛弃轴控制套， 抛弃轴控制 套位于动力头壳体内， 抛弃轴控制套与动力头壳体内壁之间形成两个液压腔， 两个液压腔 分别与动力头壳体上 的两个油口连通； 两个油口分别与液压系统连通， 控制抛弃轴控制套 能沿着动力头壳体轴线移动； 抛弃轴置于动力头主轴中心孔内， 动力头主轴 上设有多个钢 球通孔， 多个钢球通孔位于同一平面内， 钢球通孔内设有钢球， 抛弃轴上对应于每个钢球通 孔分别设有一钢球凹槽I， 钢球凹槽I上端面为锥面； 抛弃轴控制套下端设有环形的钢球凹 槽Ⅱ， 而且抛弃轴控制套能够将钢球压入钢球凹槽I， 实现抛弃轴与动力头主轴连接， 当钢 球凹槽Ⅱ对正所对应的钢球通孔时， 抛弃轴能与动力头主轴脱离； 抛弃轴下端与钻管连接， 钻管内部装有取芯套管。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115387749 A 27.根据权利要求6所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 所述的抛弃轴 控制套外侧面与动力头壳体内侧面之 间设有两道密封圈； 动力头壳体上下两端处分别设有 一个轴承， 上端的轴承通过调整圈和棘轮定位， 调整圈位于上端的轴承的上方， 调整圈上端 通过液压马达下端定位， 下端的轴承通过动力头端盖和止推圈定位， 止推圈位于动力头壳 体内， 止推圈上端通过动力头壳体内侧壁上的轴肩定位。 8.根据权利要求7所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 止推圈内孔与 抛弃轴控制套之间设有一O型密封圈； 止推圈外侧面和动力头壳体之间设有一O型密封圈； 所述的抛弃轴与动力头端盖内孔之间设有三道油封； 所述的压力补偿装置包括波纹管、 弹 簧、 上压板及底座， 波纹管 的两端固定在上压板和底座上， 弹簧设置在波纹管内， 弹簧两端 分别连接底座和上压板； 所述的底座上设有多个导向柱， 导向柱的轴线平行于波纹管轴线； 所述的上压板上设有导向孔， 导向孔套在相对应的导向柱上； 所述的在底座上 的油口连接 到液压系统。 9.根据权利要求8所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 抛弃轴下端设 有一径向进水 口和一轴向进水 口， 径向进水 口位于三道油封中的两道油封之间； 径向进水 口与轴向进水 口连通； 径向进水 口与动力头端盖上 的进水孔连通； 进水孔处安装有冲水接 头； 岩样板上固定有水泵、 液压马达 Ⅱ， 所述液压马达 Ⅱ的吸油口和回油口通过油 管连接 液压系统； 液压马达 Ⅱ的输出轴与水泵连接， 水泵 出水口连接冲水接头， 吸水口通过水管连 接过滤器。 10.根据权利要求8所述的高压环境下微型钻进取芯试验平台， 其特征是： 钻机滑座包 括主滑动板、 加强板、 支撑板以及滑座盖板； 支撑板垂直于主滑动板与主滑动板连接， 支撑 板和主滑动板之间设有两个加强板， 两个加强板分别位于支撑板两端， 支撑板上设有安装 孔， 液压马达安装在安装孔内， 动力头壳体通过螺钉与主滑动板连接； 滑座盖板通过螺钉安 装在主滑动板背向支撑板的面上， 滑座盖板通过螺钉安装有滑动连接件， 滑动连接件穿过 导向滑槽与活塞杆接 头铰接。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115387749 A 3