发明内容

本发明的目的在于提供一种室内模拟钻探的微钻实验平台，其结构简单、运行可靠，能够准确获取实验数据。可根据需要更换钻头及岩心管，主轴转速、工作油压、泵量、进尺深度可以数据采集与调控。机械密封总成保证泵送钻井液时，主轴回转而高压水管保持相对静止。两种岩样夹持装置可夹持块状、圆柱状岩样，夹持装置外部有防喷装置。设计多级过滤沉淀箱，可有效过滤沉淀岩粉。直线导轨搭配液压缸实现主轴钻具直线往返运动。实现智能钻进控制，设置自动模式和手动模式两种。

一种微钻实验平台，包括回转系统、液压给进系统、钻井液循环系统、移动与夹持装置、数据采集与控制系统；

所述的回转系统包括圆弧齿型同步带及带轮、电动机、动力头、岩心管及钻头，电动机通过圆弧齿型同步带及带轮与动力头连接，动力头与莫氏刀柄连接，莫氏刀柄与岩心管及钻头连接，钻头内有卡簧。由电动机提供扭矩，圆弧齿型同步带及带轮将扭矩传递给动力头，带动岩心管与钻头回转碎岩。

所述的液压给进系统包括液压站和液压缸，液压站的进油口、回油口与液压缸连接，液压缸与承载平台连接，承载平台与滑块连接，滑块与直线导轨连接，承载平台与动力头连接，承载平台与电动机张紧装置连接。液压站提供工作压力给液压缸，液压缸推动承载平台在直线导轨上下移动，提供碎岩所需钻压。

所述的钻井液循环系统包括多级过滤沉淀箱，多级过滤沉淀箱中有工程污水潜水电泵，工程污水潜水电泵连接高压水管，高压水管连接机械密封总成，机械密封总成连接动力头,机械密封总成以法兰盘与圆弧齿型同步带及带轮固定。高压水管安装电子涡轮流量计，高压水管安装控制水阀。钻井液通过高压水管流经机械密封总成、动力头，岩心管与钻头，进入防喷装置，通过钻井液循环水管流回多级过滤沉淀箱。

所述的岩样夹持与移动装置包括圆柱状岩样夹持装置、块状岩样夹持装置、防喷装置和十字滑台；十字滑台上安置防喷装置，防喷装置内置圆柱状岩样夹持装置和块状岩样夹持装置。

所述的机械密封总成包括套筒、套筒盖、深沟球轴承和水管，套筒盖套在套筒上端，水管穿过套筒盖位于套筒中，深沟球轴承套在水管上并位于套筒盖的内侧，套筒内部的水管与套筒内壁之间的空间为机械密封的安装处。

所述的多级过滤沉淀箱具有三个箱体，设置两道过滤。

所述的数据采集与控制系统包括、触控操作屏、编码器、压力传感器、上限位传感器、下限位传感器、进深测量卡尺、变频器、PLC、BD板、电子涡轮流量计；编码器和进深测量卡尺能测量进尺深度，编码器能由PLC编程设置钻头快速下降高度；压力传感器能测量工作油压，上限位传感器和下限位传感器能控制限位，变频器能调转速，电子涡轮流量计能测量泵量，PLC编程能设置数据采集与调控元件，使数据和操作显示在触控操作屏上。

所述数据采集与控制系统还包括配电箱，配电箱内包括PLC可编程控制器、变频器、V电源、电机交流接触器、水泵交流接触器，触控操作屏连接PLC可控制编程器，可控制编程器连接数据采集与控制元件。

变频器连接电动机、PLC，变频器实现控制主轴钻具无极调速。

编码器连接PLC和3M同步带带轮，所述3M同步带带轮连接3M同步带，所述3M同步带与支架连接，支架与承载平台连接，承载平台上下移动带动同步带转动，编码。可实现主轴钻具进尺深度数据采集与控制。

电子涡轮流量计实现泵量(冲洗液流量)显示。

控制系统使用PLC编程，PLC编程包括自动模式和手动模式。

所述自动模式包括设定主轴快速下降高度和回转速度，快速下降到指定高度，主轴按设定速度回转，自动泵送钻井液，钻取至岩样底部，自动携带岩心上升。所述自动模式包括一键停止，显示工作油压、进尺深度、泵量、主轴转速。

所述手动模式包括手动启动和一键停止，所属手动模式可以启动、停止主轴和水泵，所属手动模式可控制主轴快慢升降和停止，控制主轴转速。

所述液压站可调控工作压力，微钻实验平台有上下限位传感器控制行程。

所述微钻实验平台底部设有万向轮和固定座。

所述多级过滤沉淀箱底部有万向轮，方便移动。

所述的触控操作屏连接在微钻实验平台工作台上，触控操作屏能调节操作角度。

本发明的有益效果：

本发明结构简单、运行可靠，能够精准显示主要钻进参数。可用来评价钻头以及钻头与地层适应性，判定不同岩样(地层特点)有效选择钻进规程参数之间定量关系等，也可用于教学、科研。