[发明专利]一种非开挖扩孔孔底泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置

说明书

本发明设计一种非开挖扩孔孔底泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置，由地下短节及地表接收处理设备组成，地下短节为一筒体，筒内为一圆柱体，其两端与筒体内壁贴合，圆柱体中部为一三棱锥体，在两个棱角上铣出一弧面上贴有应变片，在两根贴有应变片的棱之间的锥体面上，安装有压力传感器，在与筒体的间隙处分别安装有电路板和电源，中轴线上开设有通孔。优点在于其在保证足够强度的同时，提供应变片和压强传感器检测钻头扭矩、轴力与泥浆压强的最佳环境；采用无线电磁波的形式将采集数据上传至地面，确保实时准确获得地下钻头部位的真实工况，对水平定向钻进（HDD）施工中孔内情况的科学判断和合理调控施工参数提供依据，保障工程的安全高效。

技术领域

本发明涉及一种非开挖扩孔泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置。

背景技术

电力水平定向钻进铺管的主体工序之一是扩孔，它决定整个工程的效率和成败。而在扩孔作业中，钻头扭矩与孔底泥浆压强又是最为关键的待求控制参数。

获得钻头扭矩数据可以实时掌握扩孔的工作状况，才能科学地调整扩孔的关键操作参数。同时，孔底钻头扭矩值与钻机仪表显示扭矩值之差是计量钻杆摩擦与粘附的根本依据。孔底泥浆压强若大于地层临界冒浆压力，孔内钻井液会压裂地层导致冒浆甚至地面隆起；而孔底泥浆压力过小则会引起孔壁坍塌缩径。孔底泥浆压强也是分析环空是否被钻屑或坍塌物堵死的最直接的客观依据。

然而在现实扩孔施工中，目前大多数情况下只是通过地表的相关仪表和传感器间接判断钻头附近的泥浆压强与钻具所受扭矩，其与真实值往往相去甚远，即钻头扭矩与孔底泥浆压强却无法准确获知，为此需要研制一种孔底泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置。

发明内容

本发明的目的是解决目前在非开挖扩孔施工中仅通过地表传感器及仪表无法准确把握孔内真实工况这一难题，研制一种孔底泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置，其具备地下短节检测钻进参数并将信号编码调制，然后采集数据信号在地下存储器中进行备份，并以无线电磁波形式传输至地表接收设备进行解调。该地下短节具有新型三瓣式机械结构，在保证足够强度的同时，提供修正式组合应变片和压强传感器检测钻头扭矩与泥浆压强的最佳环境。本发明设计一种非开挖扩孔孔底泥浆压强与钻头扭矩的自动检测装置，其特征在于：由地下短节及地表接收处理设备组成，地下短节为一筒体结构，筒内为一圆柱体，圆柱体的两端与筒体内壁贴合，在圆柱体的中部为一三棱锥体，在三棱锥体的两个棱角上铣出一弧面，在弧面上贴有应变片，在两根贴有应变片的棱之间的锥体面上，安装有压力传感器，在另外两面锥面与筒体的间隙处分别安装有电路板和电源，三棱锥体的中轴线上开设有通孔。所述的两根棱角的弧面上贴有的应变片为扭矩应片和轴压应变片。所述的三棱锥体的头部位于筒体外侧，在头部位顶端设置一锥台。所述的三棱锥体的尾部位于筒体内侧，在尾部顶端开设有内沉孔，在内沉孔壁上开设有内螺纹。本发明的优点在于其地下短节具有新型机械结构，在保证足够强度的同时，提供应变片和压强传感器检测钻头扭矩、轴力与泥浆压强的最佳环境；采用无线电磁波的形式将采集数据上传至地面，确保实时准确获得地下钻头部位的真实工况，对水平定向钻进（HDD）施工中孔内情况的科学判断和合理调控施工参数提供依据，保障工程的安全高效。

附图说明

附图1为本发明的工作状态图。

附图2为本发明的地下短节的主体结构示意图。

附图3为本发明的地下短节的主体结构剖面图。

附图4为本发明的图3的AA剖面图。

附图5为本发明的电路原理图。

附图6为本发明的自动检测装置获得数据后的智能算法分析逻辑流程图。

具体实施方式