一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置的制作方法

本发明涉及工程地质勘察中的泥浆粘度测量领域，特别是涉及一种用于水平孔随钻泥浆粘度测量装置。

背景技术：

1、目前，随着长距离大埋深隧道工程的增加，传统的垂直钻孔勘察方法遇到很大挑战。如果仍然使用传统的垂直钻孔勘察方法会面临很多问题，如所获得的岩石硬度数据位置较为分散，不能满足工程设计需要，有效钻进长度过低，钻孔过深，钻孔数目过多，造价过高，受地形限制大等问题。

2、水平定向钻技术采用具有导向控向的设备在不开挖地表的情况下铺设供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线，该工法已经比较成熟，且具有精度高，造价低等优点。利用水平定向钻机沿隧道延伸方向钻进勘察，可以解决传统方法存在的问题，将是一种很好的替代技术，具有广阔的应用前景。

3、在利用水平定向钻进行勘察时，现有的泥浆粘度测量设备往往无法实时监测水平孔随钻的泥浆粘度，这会导致钻进过程中无法及时调整泥浆配比，从而影响钻进效果。此外，现有的测量设备还存在操作复杂、测量结果不准确的问题。这些问题都为工程地质勘察带来了挑战，亟待解决。因此有必要提供一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于解决现有的水平定向钻钻进过程中无法实时监测泥浆性能的缺陷，提供一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置。该装置能实时获取泥浆粘度及其它性能数据，并具有较高准确性和及时性，极大提高了水平定向钻钻孔施工的整体效率。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，包括钻杆和梭形内筒，所述梭形内筒设置在钻杆内，钻杆前端设置有支架，梭形内筒前端固定连接有钢管，所述钢管的一端与支架通过轴承连接，所述梭形内筒内设置有相互连接的泥浆粘度测量系统和信号传输系统，其中，所述泥浆粘度测量系统用于实时测量泥浆粘度，所述信号传输系统用于将泥浆粘度测量系统检测到的数据进行传输，当泥浆在钻杆内部流动带动梭形内筒自转，在梭形内筒自转的过程中，所述泥浆粘度测量系统对泥浆粘度进行检测。

4、进一步的方案中，所述梭形内筒与钻杆处于同一轴线上，从而保证所述梭形内筒在泥浆流动的剪切力作用下，在与钻杆的同一轴线上做自旋运动。

5、进一步的方案中，所述钻杆包括前端的第一钻杆和后端的第二钻杆，所述第一钻杆和第二钻杆通过固定机架连接，所述梭形内筒设置于第一钻杆内。实际施工中还可以根据钻进距离通过不断连接新的钻杆从而实现长距离的泥浆粘度实时测量。

6、进一步的方案中，所述泥浆粘度测量系统包括水准记录仪、锂离子电池和信号转换器，所述水准记录仪用于测量所述梭形内筒在泥浆流动剪切力作用下的角速度，进而确定泥浆粘度，所述信号转换器用于将泥浆粘度数据进行电信号转换，转换之后的信号通过信号传输口传输至信号传输系统进行传输，所述信号转换及传输包括转换信号-放大信号-传输信号；所述锂离子电池用于为泥浆粘度测量系统提供驱动能源。

7、进一步的方案中，所述泥浆粘度测量系统还包括集成传感器，所述集成传感器用于实时获取泥浆在钻进过程中的性能数据，该性能数据至少包括所述泥浆的温度、密度、含沙量以及ph值中的一项或多项，且不限于该多项数据。

8、进一步的方案中，所述信号传输系统包括接线口、钢缆、固定机架、钢缆索盘、传动转轴、信号传输口和固定端，所述信号传输口设置在钢缆一端用于接收泥浆粘度测量系统检测的信号，并由钢缆另一端的接线口将信号传输出信号传输系统，所述固定机架设置在钻杆内，通过固定端连接在钻杆一端，固定支架一端通过传动转轴轴承连接钢缆索盘，所述钢缆的一部分卷绕在钢缆索盘上，所述钢缆随钢缆索盘的转动进行卷绕和释放，从钢缆索盘上释放的钢缆随钻杆的转动缠绕在钻杆外表面。进一步的方案中，将所述固定支架设置为中空结构，钢缆从钢缆索盘上释放后，从固定支架的一端进入从另一端穿出后缠绕在钻杆外表面上。

9、进一步的方案中，所述传动转轴与钢缆索盘以及其所在位置的固定支架部分，都位于所述梭形内筒内部，所述泥浆不能流入梭形内筒内。

10、进一步的方案中，所述固定端与所述固定机架可拆卸连接，可拆卸后取出所述钢缆，及时进行清晰、保存，以便下次使用；所述钢缆外层覆盖有一层绝缘材料，以保护钢丝不受外部环境的影响，满足钻进过程中的各种要求。

11、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

12、本发明所述装置实现了实时监测泥浆粘度，并将数据传输到地面设备进行记录和分析。同时所述支架通过轴承连接使所述梭形内筒与钻杆处于同一轴线上，保证在泥浆剪切力作用下在钻杆中心轴线上做自旋运动，所述固定机架则为电缆的传输提供通道。本发明能实时的获取泥浆粘度数据，并根据粘度数据适时调整泥浆配比，使水平定向钻钻孔施工效率得以提升。另，及时获取泥浆粘度数据对于水平定向钻钻进速度，润滑降低摩擦等起到重要作用。这些措施进一步提高了获得数据的准确性和及时性，最终提高了水平定向钻钻孔施工的整体效率。

技术特征：

1.一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，包括钻杆和梭形内筒(6)，所述梭形内筒(6)设置在钻杆内，钻杆前端设置有支架(3)，梭形内筒(6)前端固定连接有钢管(5)，所述钢管(5)的一端与支架(3)通过轴承(4)连接，所述梭形内筒(6)内设置有相互连接的泥浆粘度测量系统(20)和信号传输系统(21)，其中，所述泥浆粘度测量系统(20)用于实时测量泥浆粘度，所述信号传输系统(21)用于将泥浆粘度测量系统(20)检测到的数据进行传输，当泥浆在钻杆内部流动带动梭形内筒(6)自转，在梭形内筒(6)自转的过程中，所述泥浆粘度测量系统(20)对泥浆粘度进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述梭形内筒(6)与钻杆处于同一轴线上，所述梭形内筒(6)在泥浆流动的剪切力作用下，在与钻杆的同一轴线上做自旋运动。

3.根据权利要求1所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述钻杆包括前端的第一钻杆(14)和后端的第二钻杆(18)，所述第一钻杆(14)和第二钻杆(18)通过固定机架(12)连接，所述梭形内筒(6)设置于第一钻杆(14)内。

4.根据权利要求1或2或3任意一项所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述泥浆粘度测量系统(20)包括水准记录仪(7)、锂离子电池(8)和信号转换器(10)，所述水准记录仪(7)用于测量所述梭形内筒(6)在泥浆流动剪切力作用下的角速度，进而确定泥浆粘度，所述信号转换器(10)用于将泥浆粘度数据进行电信号转换，转换之后的信号通过信号传输口(11)传输至信号传输系统(21)进行传输，所述信号转换及传输包括转换信号-放大信号-传输信号；所述锂离子电池(8)用于为泥浆粘度测量系统(20)提供驱动能源。

5.根据权利要求4所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述泥浆粘度测量系统(20)还包括集成传感器(9)，所述集成传感器(9)用于实时获取泥浆在钻进过程中的性能数据，该性能数据至少包括所述泥浆的温度、密度、含沙量以及ph值中的一项或多项，且不限于该多项数据。

6.根据权利要求5所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述信号传输系统(21)包括接线口（16）、钢缆（19）、固定机架（12）、钢缆索盘（13）、传动转轴（15）、信号传输口(11)和固定端（17），所述信号传输口(11)设置在钢缆(19)一端用于接收泥浆粘度测量系统(20)检测的信号，并由钢缆(19)另一端的接线口(16)将信号传输出信号传输系统(21)，所述固定机架(12)设置在钻杆内，通过固定端(17)连接在钻杆一端，固定支架(12)一端通过传动转轴(15)轴承连接钢缆索盘(13)，所述钢缆(19)的一部分卷绕在钢缆索盘(13)上，所述钢缆(19)随钢缆索盘(13)的转动进行卷绕和释放，从钢缆索盘(13)上释放的钢缆(19)随钻杆的转动缠绕在钻杆外表面。

7.根据权利要求6所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述传动转轴(15)与钢缆索盘(13)以及其所在位置的固定支架(12)部分，都位于所述梭形内筒(6)内部，所述泥浆不能流入梭形内筒(6)内。

8.根据权利要求7所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述固定支架(12)为中空结构，钢缆(19)从钢缆索盘(13)上释放后，从固定支架(12)的一端进入从另一端穿出后缠绕在钻杆外表面上。

9.根据权利要求6所述的一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，其特征在于，所述固定端(17)与所述固定机架(12)可拆卸连接，所述钢缆(19)外层覆盖有一层绝缘材料。

技术总结
本发明公开了一种水平孔随钻泥浆粘度测量装置，涉及工程地质勘察中的泥浆粘度测量领域。该装置包括钻杆和梭形内筒，所述梭形内筒设置在钻杆内，所述梭形内筒内设置有相互连接的泥浆粘度测量系统和信号传输系统，其中，所述泥浆粘度测量系统用于实时测量泥浆粘度，所述信号传输系统用于将泥浆粘度测量系统检测到的数据进行传输，所述泥浆在钻杆内部流动带动梭形内筒自转，在梭形内筒自转的过程中，所述泥浆粘度测量系统对泥浆粘度进行检测。该装置可应用于水平孔随钻泥浆粘度测量，能实时获取泥浆粘度及其它性能数据，并具有较高准确性和及时性，极大提高水平定向钻钻孔施工的整体效率。

技术研发人员：毛锦波,李亚隆,于海涛,张斌斌,安佩娟
受保护的技术使用者：中交二公局东萌工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6