一种钻井用智能化检测处理装置

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体为一种钻井用智能化检测处理装置。

背景技术

利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼的工作称为钻井。通常指勘探或开发石油、天然气等液态和气态矿产而钻凿井眼及大直径供水井的工程，钻井在国民经济建设中的应用极为广泛，而现有的钻井装置无法就钻井时出现的特殊情况做出对应的处理方式，导致钻井装置的使用寿命低，且不能对可能出现的危险情况做出判断，因此，设计使用寿命高和能对危险情况做出预警的一种钻井用智能化检测处理装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井用智能化检测处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种钻井用智能化检测处理装置，包括钻头，其特征在于：所述钻头的上侧设置有伸缩壳，所述伸缩壳的两侧设置有检测壳，所述伸缩壳的内部设置有检测机构，所述钻头的内部设置有过热保护机构，所述检测壳的内部设置有预警机构。

根据上述技术方案，所述检测机构包括移动球，所述移动球管道连接在伸缩壳的内部，所述移动球的四侧轴承连接有转杆，所述转杆的另一侧轴承连接有伸缩囊，所述伸缩囊的一侧管道连接有弹性膜，所述弹性膜的外侧设置有固定壳，所述固定壳的上侧管道连接有控制室，所述控制室的内部滑动连接有活塞，所述控制室的内部轴承连接有冲击室，所述冲击室的上下侧分别轴承连接有钻臂，上侧所述钻臂的一侧设置有火花石，下侧所述钻臂的一侧管道连接有充气球，所述冲击室的内部传动连接有冲击部。

根据上述技术方案，所述冲击室的外侧设置有药囊，所述药囊的外侧设置有粘结剂囊。

根据上述技术方案，所述固定壳的上端传动连接有转动壳，所述转动壳的内部设置有转动识别壳，所述转动识别壳的内部设置有感受球，所述转动识别壳的两侧设置有识别球，所述识别球的内部充有修补液，所述识别球的内部设置有大小识别室，所述大小识别室分为上中下三个腔室，所述大小识别室的上下腔室均管道连接在识别球上，所述大小识别室的中侧腔室的内部设置有剪刀杆，所述剪刀杆的一侧设置有阀球，所述阀球的外侧设置有可调阀，所述感受球的上侧管道连接有转针，所述转针的外侧滑动连接有泥浆室。

根据上述技术方案，所述感受球的外侧设置有震动壳，所述震动壳的下侧管道连接有稳定球，所述震动壳的上侧管道连接有高压阀，所述高压阀的两侧均管道连接有触发部，所述触发部的内部设置有缓冲气囊。

根据上述技术方案，所述过热保护机构包括螺旋进给轴，所述螺旋进给轴设置在钻头的内部，所述钻头的下侧设置有进水口，所述螺旋进给轴的两侧均匀设置有温度球，所述温度球的一侧管道连接有平衡阀，所述平衡阀的另一侧管道连接有差异球，所述平衡阀的左侧均管道连接有出水口。

根据上述技术方案，所述预警机构包括预警壳，所述预警壳的内部轴承连接有集尘壳，所述集尘壳的外侧均匀滑动连接有集尘棒，所述集尘棒的一侧接触连接有起电膜，所述起电膜的内部轴承连接有移动块，所述移动块弹性连接在预警壳上，所述移动块的一侧轴承连接有连接杆，所述连接杆的另一端轴承连接有齿轮，所述齿轮的一侧啮合连接有叶轮，所述叶轮的外侧均匀滑动连接有控制球，所述控制球的外侧设置有柔性膜，所述柔性膜的外侧设置有压力开关，所述压力开关的两侧管道连接有喷洒器，所述压力开关管道连接在起电膜上。

根据上述技术方案，所述预警壳的两侧设置有水汽壳，所述水汽壳的内部均匀设置有海绵体，所述水汽壳的内部轴承连接有转动球，所述转动球的外侧均匀设置有阻力棒，所述转动球的一侧管道连接有摩擦部，所述摩擦部的外侧均匀设置有风刃，所述摩擦部的外侧设置有伸缩封闭板。

根据上述技术方案，所述阻力棒为弹性材料。

根据上述技术方案，所述起电膜的一侧设置有驱动电机。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，

(1)通过设置有检测机构，可是实现在钻井的过程根据不同的土层情况采取不同的钻进策略，且可以实时判断井壁的情况，并针对性的做出处理措施，还可以判断钻井过程中钻井装置的震动情况；

(2)通过设置有过热保护机构，可以实现在钻井的过程中保证钻头的温度不会过高且保证了钻头的不同区域内的温差不会过大；

(3)通过设置有预警机构，使得可以对钻井过程中可能出现的粉尘爆炸或大量渗水等危险情况做出预警，并做出相应的处理措施。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的检测机构的结构示意图；

图3是本发明的预警机构的结构示意图；

图4是本发明的过热保护机构的结构示意图；

图中：1、钻头；2、伸缩壳；3、检测壳；4、检测机构；41、移动球；42、缩囊；43、弹性膜；44、固定壳；45、控制室；46、钻臂；47、充气球；48、火花石；49、冲击部；410、药囊；411、粘结剂囊；412、识别球；413、大小识别室；414、剪刀杆；415、可调阀；416、转动壳；417、转动识别壳；418、感受球；419、泥浆室；420、转针；421、震动壳；422、稳定球；423、高压阀；424、触发部；425、缓冲气囊；5、过热保护机构；51、螺旋进给轴；52、温度球；53、差异球；54、平衡阀；55、出水口；6、预警机构；61、预警壳；63、集尘棒；64、起电膜；65、移动块；66、叶轮；67、控制球；68、柔性膜；610、压力开关；611、水汽壳；612、海绵体；613、水汽壳；614、转动球；615、摩擦部；616、风刃；617、伸缩封闭板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种钻井用智能化检测处理装置，包括钻头1，其特征在于：钻头1的上侧设置有伸缩壳2，伸缩壳2的两侧设置有检测壳3，伸缩壳2的内部设置有检测机构4，钻头1的内部设置有过热保护机构5，检测壳3的内部设置有预警机构6；通过设置有检测机构，可是实现在钻井的过程根据不同的土层情况采取不同的钻进策略，且可以实时判断井壁的情况，并针对性的做出处理措施，还可以判断钻井过程中钻井装置的震动情况；通过设置有过热保护机构，可以实现在钻井的过程中保证钻头的温度不会过高且保证了钻头的不同区域内的温差不会过大，通过设置有预警机构，使得可以对钻井过程中可能出现的粉尘爆炸或大量渗水等危险情况做出预警，并做出相应的处理措施。

检测机构4包括移动球41，移动球41管道连接在伸缩壳2的内部，移动球41的四侧轴承连接有转杆，转杆的另一侧轴承连接有伸缩囊42，伸缩囊42的一侧管道连接有弹性膜43，弹性膜43的外侧设置有固定壳44，固定壳44的上侧管道连接有控制室45，控制室45的内部滑动连接有活塞，控制室45的内部轴承连接有冲击室，冲击室的上下侧分别轴承连接有钻臂46，上侧钻臂46的一侧设置有火花石48，下侧钻臂46的一侧管道连接有充气球47，冲击室的内部传动连接有冲击部49；在钻井的过程中，通过钻头顶部传来的阻力大小的信号来判断土层的情况，阻力信号转化为液压信号，带动移动球移动，带动转杆转动，带动伸缩囊伸展或收缩，并将液压信号传递到弹性囊，弹性囊收缩可以将控制室内的液体吸回固定壳，控制室内部的活塞运动，带动钻臂偏转缩回，当钻臂偏转到一定程度时，两侧活塞继续移动会导致钻臂的一侧受到负压吸力，进而带动上侧钻臂内部的火花石移动，与外侧冲击室产生摩擦，进而产生火花，同时下侧转臂内部的充气球受到负压的拉扯进而排出可燃气体与氧气，受火花点燃后产生爆炸，进而作用冲击部，使冲击部产生强大的冲击力，本步骤的有益效果为：通过弹性囊的伸缩来判断土层的坚硬程度，当弹性囊略微收缩时，判断此时钻头遇到的比较硬的土层，此时钻臂组件旋转，进入控制室的内部，扩孔为钻头增加新的阻力，且由于钻臂的缩回，导致钻井装置的整体的转动惯量降低，进而提升钻头的钻速，使其可以更好的钻动比较坚硬的土层，且随着土层硬度的增加，钻臂处于钻井装置外侧的部分就越小，钻头的进给力就越大，而当钻臂完全缩回后，活塞还在移动，就会导致控制室内产生负压，在负压的作用下，火花石会运动，与冲击室碰撞产生火花，且充气球受到负压的拉扯进而排出可燃气体与氧气，进而在冲击室内部产生微型爆炸，形成强大的冲击力作用在冲击部上，使钻头得到强大的冲击力，用来钻破特别坚硬的土层，通过上述步骤，可以实现在钻井的过程中针对不同的土层硬度来选择扩孔直径且在遭遇特别硬的土层时使用爆炸产生的冲击力来使钻头可以继续钻进，保证了钻井的效率与可靠性。

冲击室的外侧设置有药囊410，药囊410的外侧设置有粘结剂囊411；在钻井的深度较浅时中还有可能遭遇土层过软的情况，此时过钻头顶部传来的阻力大小的信号来判断土层的软化情况，阻力信号转化为液压信号，带动移动球移动，带动转杆转动，带动伸缩囊收缩，并将液压信号传递到弹性囊，弹性囊膨胀可以将固定壳内部的液体挤出到控制室，控制室内部的活塞运动，带动钻臂伸出，扩大钻井内壁，同时降低钻头的转速，在钻臂完全伸出后活塞仍在移动的话，活塞会挤压粘结剂囊，将内部粘结剂旋转喷出，若此时活塞还在移动，会继续挤压药囊，将内部药液也旋转洒出，本步骤的有益效果为：通过弹性囊来判断土壤的软化情况，当土壤比较软时，钻臂不断伸出，尽量增大钻井直径，同时增大钻头钻进过程中受到的阻力，且可以增大装置的转动惯量，避免钻头因为阻力过小而导致钻头进给速度过大，导致井壁坍塌，而当土层软化到一定底部时，判断此时的土层已经为半流动状态，无法在钻井装置取出后仍保证井壁不产生形变，此时活塞会挤压粘结剂囊，将内部粘结剂挤出，为外侧特别软的土层定型，而当钻头受到的阻力特别小时，即土层内部存在许多空洞，此时判断土层的内部存在虫类，喷洒粘结剂后仍有可能在钻井装置取出后在井壁内部发生坍塌，此时钻头还会旋转喷洒出药液，借此来保证井壁的可靠层度，通过上述步骤，可以实现在钻井的过程中判断土层的松软层度，并根据不同的松软层度采取不同的处理措施，达到增强钻井完毕后井壁的可靠程度的目的。

固定壳44的上端传动连接有转动壳416，转动壳416的内部设置有转动识别壳417，转动识别壳417的内部设置有感受球418，转动识别壳417的两侧设置有识别球412，识别球412的内部充有修补液，识别球412的内部设置有大小识别室413，大小识别室413分为上中下三个腔室，大小识别室413的上下腔室均管道连接在识别球412上，大小识别室413的中侧腔室的内部设置有剪刀杆414，剪刀杆414的一侧设置有阀球，阀球的外侧设置有可调阀415，感受球418的上侧管道连接有转针420，转针420的外侧滑动连接有泥浆室419；识别球可以识别井壁的情况，当井壁上存在缝隙等缺陷，识别球在经过时，在离心力的作用下会对井壁产生冲击，冲击产生时会将识别球内部的修补液挤出，用以填补缝隙，当识别球的上下侧都受到冲击，使得大小识别室的上下侧腔室内部的压强都增大，此时剪刀受两侧腔室的挤压而移动，且当只有一侧腔室存在压力时剪刀杆不会移动，剪刀杆移动带动阀球移动，进而打开可调阀，将内部固定剂挤出，防止井壁的缺陷过大，修补液无法粘附在其上，进而导致修复效果不佳，而当识别球停止转动时，转动控制壳两侧的识别球在弹性的作用下，逐渐向圆心靠拢，且在此过程中，感受球内部压力增大，将液压信号传递到转针上，带动转针转动，进而带动转动壳内部的浆液被挤出，挤出到识别球中，本步骤的有益效果为：当识别球发生微型震动时，判断此时识别球遇到了比较小的井壁缺陷，此时识别球只分泌出修补液来修复缺陷，且当缺陷越大时，震动越大，喷的修补液就越多，当识别球的两侧上端都受到挤压时，判断此时井壁存在比较大的缺陷，导致识别球的小部分都可以陷入其中，此时在分泌修补液的同时，会打开可调阀输出固定剂，防止修补液不能很好的修补，而当识别球别卡住时，判断此时井壁出现了十分大的缺陷，此时转动识别壳就会停止转动，且在弹力的作用下逐渐向圆心移动，而在这过程中不断分泌修补液与固定剂的同时还会不断的将泥浆室中的泥浆排出，增加修补后修补区域的结构牢固性，避免发生二次坍塌，通过上述步骤，可以实现通过识别球的转动进两侧受到压力的部位来判断井壁缺陷的大小，当存在小的缺陷时，只喷修补液，当存在较大的缺陷时喷修补液与固定剂，当缺陷达到一定程度时，喷入泥浆修补液与固定剂，以此达到增大修复效率的同时保证了修复后修复区域的结构稳定性的目的。

感受球418的外侧设置有震动壳421，震动壳421的下侧管道连接有稳定球422，震动壳421的上侧管道连接有高压阀423，高压阀423的两侧均管道连接有触发部424，触发部424的内部设置有缓冲气囊425；震动壳固定与井壁上，当感受球在震动壳内上下移动时，会在震动壳内产生液流，根据液流的大小，就可以判断钻头震动的强度，液流通过管道排入固定球中，增大稳定球的质量，且当液流达到一定数值时，高压阀被打开，此时液流通过高压阀流入触发部中，触发部内部存有液体压力时会将内部缓冲气囊弹出，本步骤的有益效果为：通过液流判断震动强度后，当震动强度较小时，液流进入稳定球中增大稳定球的质量，当稳定球的质量增加时，钻头的转动惯量增加，进而导致钻头的转速降低，避免震动强度的进一步升级，且稳定球的质量增加后，由于稳定球的质量增加，惯性增大，会变相的削弱钻头所受到的不平衡力，达到综合减小震动对钻头的影响的目的，且当震动的强度越大时，稳定球增大的质量就越大，对震动的削弱效果就越明显，而当钻头的震动大于一定值时，也就时高压阀被打开时，此时判断钻头产生的震动已经无法被消除，且震动的强度可能会快速上升，这种情况下，通过高压阀的液体会控制触发部伸出缓冲气囊，给钻头与井壁之间添加一层缓冲的同时通过膨胀的缓冲气囊来使钻头降速，达到防止装置在强烈的震动下被损坏的目的，通过上述步骤，可以实现判断震动的强度，且避免震动逐渐升级而对装置产生损坏，且在震动强烈到一定程度时会强行弹出缓冲气囊防止强烈的震动带来不可换回的后果。

过热保护机构5包括螺旋进给轴51，螺旋进给轴51设置在钻头1的内部，钻头1的下侧设置有进水口，螺旋进给轴51的两侧均匀设置有温度球52，温度球52的一侧管道连接有平衡阀54，平衡阀54的另一侧管道连接有差异球53，平衡阀54的左侧均管道连接有出水口55；在钻头进给的过程中，钻头不断钻进的过程中会带动螺旋进给轴转动，进而带动液体不断从进水口进入，并从上端排出，且温度球可以判断内部循环冷却水的温度，差异球可以识别钻壁的温度，当差异球与温度球外侧温度存在巨大差异时，平衡阀中会输出液压信号进而打开出水口将内部液体排出，同时从内外两侧给钻头降温，且当温度过高时，温度球会炸裂将内部强冷却物质放出，避免冷却水的温度过高，本步骤的有益效果为：通过钻头的转动及螺旋进给轴不断的给装置降温，且随着内部冷却的进行，可能会出现钻臂内部的不同部位存在比较大的温差，这种温度差所带来的膨胀量的不同可能会导致钻壁的使用寿命降低，通过温度球与差异球在不同温度下的膨胀程度就可以大致判断钻壁上的温度差，当温度差较大时，平衡阀输出液压信号并控制出水口打开，外侧内侧一起为钻头降温，防止钻壁内温度差过大而导致钻壁产生损伤，影响其使用寿命，且温度球在高温下会导致温度球破裂将内部强冷却物质放出，给冷却液迅速降温，避免钻头出现过热的情况，通过上述步骤可以实现，通过螺旋进给轴及温度球差异球来判断钻头的温度情况，可以在钻头转动的时候自行给钻头冷却，且可以在钻头的内外侧温度差较大时在钻头的内外侧同时开启冷却，并在冷却水过热时，使温度球爆炸将内部强冷却物质防止，避免钻头过热。

预警机构6包括预警壳61，预警壳61的内部轴承连接有集尘壳，集尘壳的外侧均匀滑动连接有集尘棒63，集尘棒63的一侧接触连接有起电膜64，起电膜64的内部轴承连接有移动块65，移动块65弹性连接在预警壳61上，移动块65的一侧轴承连接有连接杆，连接杆的另一端轴承连接有齿轮，齿轮的一侧啮合连接有叶轮66，叶轮66的外侧均匀滑动连接有控制球67，控制球67的外侧设置有柔性膜68，柔性膜68的外侧设置有压力开关610，压力开关610的两侧管道连接有喷洒器611，压力开关610管道连接在起电膜64上；集尘棒可以吸引灰尘，吸引灰尘后，集尘棒重量增加，带动移动块下移，带动轴承连接在移动块上的连接杆转动，带动轴承连接在连接杆一端的齿轮转动，带动与齿轮啮合的叶轮转动，此时叶轮转动将控制球甩出，当叶轮甩出第一颗控制球时，压力开关内部的通道面积减小，液体流速增大，并将液体流速增大的信号通过管道传递到起电膜的内部，此时起电膜开始转动，而当起电膜开始转动后与集尘棒相摩擦，产生静电，进而增大集尘棒的吸尘能力，此时集尘棒吸尘后会继续增重，下落的速度与增重的速率相关，且在叶轮甩出三颗控制球时，压力开关被截止，进而导致起电膜停止转动，不再转动同时因为压力开关一侧的管路被截止，导致压力开关将液体通向两侧喷洒器，此时喷洒器洒出液体，本步骤的有益效果为：通过移动块的下落速度来判断外侧灰尘的浓度，当第一颗控制球甩出时，起电膜开始转动，产生静电，进行静电除尘，而当移动块的下落速度进一步升高时，第二颗控制球甩出，判断此时外侧灰尘浓度较高，此时起电膜的转动速度进一步升高，在离心力的作用下控制集尘棒甩出更多的距离，加大静电除尘的效率，同时当三颗控制球全部甩出后，判断灰尘浓度过高，压力开关被截止，起电膜不再转动，避免静电火花在相对密闭的井壁中产生爆炸，此时通过喷洒器喷洒液体除尘，通过上述步骤，可以实现根据不同的粉尘浓度采取不同的除尘措施，在高效除尘的同时避免能量的浪费，还可以避免粉尘浓度过高因为除尘手段而带来的爆炸危险。

预警壳61的两侧设置有水汽壳611，水汽壳611的内部均匀设置有海绵体612，水汽壳613的内部轴承连接有转动球614，转动球614的外侧均匀设置有阻力棒613，转动球614的一侧管道连接有摩擦部615，摩擦部615的外侧均匀设置有风刃616，摩擦部615的外侧设置有伸缩封闭板617；海绵体可以吸收外界的水蒸汽，此时海绵体会膨胀，海绵体不同的膨胀程度会与不同数量的阻力棒接触导致转动球的转速降低，甩出不同量的液体，甩出的液体进入摩擦部控制摩擦部的摩擦力发生变化，且当摩擦部的转速增大到一定数值时，会带动伸缩封闭板甩出进而使井壁形成一个封闭空间，本步骤的有益效果为：通过海绵体的不同的膨胀程度来判断外界水汽的浓度，进而控制转动球的转速，控制控制球甩出的量，来控制排风机的排风速率，当井壁内的水汽浓度较低时，控制使用风刃来将内部水汽排出，且水汽的浓度也高时，风刃的转速越快，且当水汽的浓度打动一定的数值时，伸缩封闭板截止井壁，使井壁形成一个封闭的空间，此时风刃不断的吹起，导致内部产生负压，将底部的水给吸出来，此时风刃可作为排水机使用，通过上述步骤，可以实现当水汽浓度较低时只使用风刃产生的风力来排出井壁内部的水汽，而当内部水汽浓度过高时，判断此时井壁内部有大量积水，通过伸缩封闭板来实现葱排气到负压抽水的转变，达到避免积水渗入导致钻井装置损坏的目的。

阻力棒613为弹性材料；在与海绵体接触的时候不会损伤海绵体。

起电膜64的一侧设置有驱动电机；使起电膜可以以一定速度转动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。