一种钻井模拟装置及方法

专利主权项内容

1.一种钻井模拟装置，其特征在于，所述装置包括：数控钻床、振动发生短节和钻头；所述数控钻床用于控制所述振动发生短节、所述钻头进行旋转运动和进给运动；所述振动发生短节的上端安装在所述数控钻床上，以及下端与所述钻头相连接，所述振动发生短节用于控制所述钻头按照指定频率沿所述钻头轴向上下振动；所述钻头用于在所述数控钻床和所述振动发生短节的控制作用下，破碎放置在岩心夹持器内的岩心样品；其中，所述岩心夹持器放置在所述数控钻床上；所述数控钻床中包括：钻床电箱、滑动主轴、钻床底座、电机和钻床主轴；所述滑动主轴的一端安装在所述钻床底座上，所述钻床电箱安装在所述滑动主轴上，以使得所述钻床电箱沿所述滑动主轴的轴向进行进给运动；所述钻床主轴中包括锥体接头、皮带轮和钻机轴承；其中，所述锥体接头安装在所述钻床电箱内；所述钻机轴承安装在所述锥体接头和所述钻床电箱之间，且与所述锥体接头相配合固定连接；所述电机安装在所述钻床电箱内，位于所述钻床主轴与所述滑动主轴之间，且通过所述皮带轮与所述锥体接头的上端相连接，所述锥体接头的下端与所述振动发生短节的上端同轴心固定连接；所述电机用于通过所述皮带轮控制所述锥体接头、所述振动发生短节和所述钻头进行旋转运动；所述振动发生短节中包括：换能器外壳、超声波换能器和供电组件；所述超声波换能器安装在所述换能器外壳内，且与所述换能器外壳相连接以及与所述钻头同轴心连接；所述超声波换能器用于将电能转换为沿所述超声波换能器轴向上下振动的机械能，以控制所述钻头按照指定频率沿所述钻头轴向上下振动；所述供电组件与所述换能器外壳固定连接，用于给所述超声波换能器供电；所述换能器外壳中包括：换能器接头、换能器轴承、正极环、正负极分隔环、负极环、螺母和通电孔；所述换能器接头的下端外壁从上至下依次与所述换能器轴承、所述正极环、所述正负极分隔环和所述负极环相配合固定连接；所述换能器轴承与所述供电组件固定连接；所述正极环的内圈通过所述通电孔、电缆与所述超声波换能器相连接，且所述负极环的内圈通过所述通电孔、电缆与所述超声波换能器相连接，所述正极环的外圈和所述负极环的外圈分别与所述供电组件相连接，以使得通过所述供电组件向所述超声波换能器供电；所述螺母设置在所述正负极分隔环的下方，且与所述正负极分隔环的下端面相接触，以及与所述换能器接头的下端螺纹连接，以使得在所述螺母锁紧时，将所述正极环、所述正负极分隔环和所述负极环固定在所述换能器接头的下端外壁上；所述供电组件中包括保护片、电源绝缘环、两个环形碳刷、供电接头和供电外壳；所述保护片和所述电源绝缘环从上至下分别与所述换能器轴承固定连接；所述电源绝缘环安装在所述保护片与所述供电外壳之间；所述电源绝缘环内从上至下设置有所述正极环、所述正负极分隔环和所述负极环；两个所述环形碳刷从上至下分别设置在所述电源绝缘环上，两个所述环形碳刷的一端分别与所述正极环的外圈和所述负极环的外圈摩擦连接，两个所述环形碳刷的另一端分别与所述供电接头相连接，以使得通过所述供电接头向所述超声波换能器供电。