具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头制造技术

本发明专利技术提供了一种具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，属于牙轮钻头技术领域，包括钻头本体、取样机构、图像采集组件和控制系统，钻头本体上设有空腔，钻头本体内部沿高度方向设有取样通道，取样机构滑动设于取样通道内，沿钻头本体高度方向移动并可向地层内钻进取出地层样本，图像采集组件设于取样组件上，采集地质图像信息，控制系统接收图像采集组件采集到的图像信息和控制取样组件运行。本发明专利技术提供的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，具有将取样机构和图像采集组件集成到牙轮钻头上，对地质图像采集和地层取样操作方便灵活，图像采集和取样效率高，不用使钻头往返进出井筒的技术效果。头往返进出井筒的技术效果。头往返进出井筒的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头


[0001]本专利技术属于牙轮钻头
，更具体地说，是涉及一种具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头。

技术介绍

[0002]牙轮钻头是目前石油钻井使用最广泛的破岩工具，其使用效果和工作寿命对钻井施工和钻井成本具有十分重要的影响。现有技术中的牙轮钻头只具备对岩层钻进的功能，并不能实现对井筒内部地质图像进行采集和对地层取样的功能，那么当需要对井筒内部地质图像进行采集或对地层进行取样时，就需要用到专业的图像采集设备和地层取样设备，用钻杆等工具将图像采集设备和地层取样设备送入到井筒内部，以便对地质图像进行采集和对地层进行取样。以上的操作存在缺陷有：需要专业设备进行图像采集和地层取样，在井筒内与钻头需要交替运行，即将钻头取出后，才能进行图像采集、图像采集完成后才能进行地层取样，地层取样后才能进行再次用钻头钻进。在空间有限的情况下，取样设备和图像采集设备不能集成到牙轮钻头上，以便对地质图像采集和地层取样，需要牙轮钻头、取样设备和图像采集设备交替往复在井筒内运行，导致对地质图像采集和地层取样操作麻烦、效率低，占用钻头钻进的时间较长，钻进效率也低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，旨在解决对地质图像采集和地层取样操作麻烦，效率低，均不能集成到牙轮钻头上的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，包括钻头本体、取样机构、图像采集组件和控制系统，钻头本体上远离牙轮的一端设有空腔，位于所述空腔外部的所述钻头本体的外壁用于与钻杆连接，所述钻头本体内部沿高度方向设有取样通道，所述取样通道使所述钻头本体上端与所述空腔内部之间连通，所述取样通道位于所述钻头本体中心；取样机构滑动设于所述取样通道内，具有可在所述取样通道内沿所述钻头本体高度方向移动并可伸出所述取样通道上端的取样组件，所述取样组件借助所述钻头本体的旋转用于向地层内钻进并取出地层样本；图像采集组件设于所述取样组件上，具有朝向所述取样通道的外部采集地质信息的摄像头，取样过程中所述摄像头不接触地层；控制系统设于所述空腔内，分别与所述取样机构、所述图像采集组件电性连接，用于接收所述图像采集组件采集到的图像信息和控制所述取样组件运行。
[0005]在一种可能的实现方式中，所述钻头本体外壁上设有振动发电机，所述空腔内设有与所述振动发电机的电能输出端电连接的蓄电池，所述蓄电池用于存储电能，所述蓄电池的电能输出端分别与所述取样机构、所述摄像头和所述控制系统电性连接，并用于分别供电。
[0006]在一种可能的实现方式中，具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头还包括
具有显示屏的移动终端，所述控制系统上设有第一无线通讯模块，所述移动终端上设有与所述第一无线通讯模块无线通讯连接的第二无线通讯模块，所述移动终端通过显示屏可实时观察所述图像采集组件采集到的图像，所述移动终端上设有用于控制所述取样机构运行的控制按钮。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述取样机构包括滑轨和推顶组件，滑轨沿所述钻头本体高度方向设于所述取样通道内，所述取样组件滑动设于所述滑轨上并可伸出所述取样通道，以对地层取样；推顶组件设于所述取样通道内，推顶端与所述取样组件连接，用于推动所述取样组件在所述滑轨上滑动，所述推顶组件与所述控制系统电性连接且受控于所述控制系统，所述取样组件在地层内取样深度受控于所述推顶组件推顶长度。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述取样组件包括滑块、钻柱和两个钻具，滑块滑动设于所述滑轨上；钻柱固设于所述滑块上，高度方向沿所述钻头本体高度方向，所述钻柱为伸缩式构件，所述图像采集组件设于所述钻柱上且可拍摄地质图像信息；两个钻具均为半圆环形且端部铰接在所述钻柱上端，两个所述钻具在所述钻柱轴向上呈对称设置，两个所述钻具均伸出所述取样通道后，可向所述钻柱上方转动呈展开状，两个所述钻具均展开后可围成椭圆形或圆环形，展开后的两个所述钻具用于钻进地层并取出地层样本，所述钻具的高度或钻入地层深度借助所述推顶组件和所述钻柱调节。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述钻具包括钻盘和多个推顶柱，钻盘呈半圆环形，上端面均布有多个钻头，两端均铰接在所述钻柱上端的一侧，所述钻盘向靠近所述钻柱方向转动后呈折叠状、向远离所述钻柱方向转动后呈展开状，所述钻盘位于所述取样通道内时，所述钻盘呈折叠状；多个推顶柱位于所述钻盘下方，一端铰接在所述钻柱上、另一端铰接在所述钻盘上，用于推顶所述钻盘转动，所述钻盘伸出所述取样通道后，所述钻盘被所述推顶柱推顶后呈展开状，以钻进地层并取出地层样本。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述推顶组件包括传送组件和伸缩杆，传送组件设于所述取样通道内，传送方向沿所述钻头本体高度方向，所述传送组件可循环和往复传送；伸缩杆沿所述钻头本体高度方向伸缩，一端固设在所述传送组件的传送端上、另一端与所述取样组件铰接连接，所述伸缩杆用于推动所述取样组件在所述滑轨上滑动、以伸出所述取样通道并取样，所述取样组件的钻入地层深度借助所述传送组件和所述伸缩杆调节。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述钻头本体上靠近牙轮处设有温度传感器，所述温度传感器用于实时监测牙轮温度，所述温度传感器与所述控制系统电性连接，并向所述控制系统上发送温度信息，所述控制系统上可显示监测到的温度信息。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述钻头本体上靠近牙轮处设有转速传感器，所述转速传感器用于实时监测牙轮转速，所述转速传感器与所述控制系统电性连接，并向所述控制系统上发送转速信息，所述控制系统上可显示监测到的转速信息。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述钻头本体上还设有用于监测牙轮旋转扭矩到的扭矩传感器，所述扭矩传感器与所述控制系统电性连接，在所述控制系统上可显示牙轮的转动扭矩值。
[0014]本专利技术提供的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头包括钻头本体、取样机构、图像采集组件和控制系统，钻头本体上设有空腔，钻头本体内部沿高度方向设有取样
通道，取样机构滑动设于取样通道内，具有可在取样通道内沿钻头本体高度方向移动并可伸出取样通道上端的取样组件，取样组件向地层内钻进并取出地层样本，图像采集组件设于取样组件上，具有朝向取样通道的外部采集地质信息的摄像头，取样过程中摄像头不接触地层，控制系统接收图像采集组件采集到的图像信息和控制取样组件运行，解决了对地质图像采集和地层取样操作麻烦，效率低，均不能集成到牙轮钻头上的技术问题，具有将取样机构和图像采集组件集成到牙轮钻头上，对地质图像采集和地层取样操作方便灵活，图像采集和取样效率高，不用使钻头往返进出井筒的技术效果。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，包括：钻头本体，远离牙轮的一端设有空腔，位于所述空腔外部的所述钻头本体的外壁用于与钻杆连接，所述钻头本体内部沿高度方向设有取样通道，所述取样通道使所述钻头本体上端与所述空腔内部之间连通，所述取样通道位于所述钻头本体中心；取样机构，滑动设于所述取样通道内，具有可在所述取样通道内沿所述钻头本体高度方向移动并可伸出所述取样通道上端的取样组件，所述取样组件借助所述钻头本体的旋转用于向地层内钻进并取出地层样本；图像采集组件，设于所述取样组件上，具有朝向所述取样通道的外部采集地质信息的摄像头，取样过程中所述摄像头不接触地层；以及控制系统，设于所述空腔内，分别与所述取样机构、所述图像采集组件电性连接，用于接收所述图像采集组件采集到的图像信息和控制所述取样组件运行。2.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，所述钻头本体外壁上设有振动发电机，所述空腔内设有与所述振动发电机的电能输出端电连接的蓄电池，所述蓄电池用于存储电能，所述蓄电池的电能输出端分别与所述取样机构、所述摄像头和所述控制系统电性连接，并用于分别供电。3.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，还包括具有显示屏的移动终端，所述控制系统上设有第一无线通讯模块，所述移动终端上设有与所述第一无线通讯模块无线通讯连接的第二无线通讯模块，所述移动终端通过显示屏可实时观察所述图像采集组件采集到的图像，所述移动终端上设有用于控制所述取样机构运行的控制按钮。4.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，所述取样机构包括：滑轨，沿所述钻头本体高度方向设于所述取样通道内，所述取样组件滑动设于所述滑轨上并可伸出所述取样通道，以对地层取样；以及推顶组件，设于所述取样通道内，推顶端与所述取样组件连接，用于推动所述取样组件在所述滑轨上滑动，所述推顶组件与所述控制系统电性连接且受控于所述控制系统，所述取样组件在地层内取样深度受控于所述推顶组件推顶长度。5.如权利要求4所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，所述取样组件包括：滑块，滑动设于所述滑轨上；钻柱，固设于所述滑块上，高度方向沿所述钻头本体高度方向，所述钻柱为伸缩式构件，所述图像采集组件设于所述钻柱上且可拍摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占奎，曹江龙，
申请(专利权)人：沧州格锐特钻头有限公司，
类型：发明
国别省市：