一种孔内原位测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种孔内原位测试系统，包括管缆绞车、复合管缆、原位测试仪和控制器，原位测试仪包括尾部套筒、壳体、设置在壳体下端的测试探头、定位装置以及由下至上设置在壳体内部的液压油缸装置和流量计，复合管缆一端缠绕在管缆绞车上，所述复合管缆的另一端通过尾部套筒与定位装置的上端连接，所述定位装置的下端与壳体连接，所述测试探头的上端与液压油缸装置的下端连接，所述复合管缆的出油口与流量计的进油口连接，所述流量计的出油口与液压油缸装置的进油口连接。本实用新型专利技术通过流量计实现测距功能以及采用复合线缆实现对原位测试仪的定位装置的控制，简化原位测试仪的控制，提高工作效率以及各项数据的可靠性。提高工作效率以及各项数据的可靠性。提高工作效率以及各项数据的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种孔内原位测试系统


[0001]本技术涉及海洋工程勘察领域，尤其涉及一种孔内原位测试系统。

技术介绍

[0002]相关海洋工程设施建设前需要开展海底土体的基本物理力学性质和地基承载力等的前期勘察，而静力触探是获取这些海底土体性质的有效手段。随着海洋资源开发利用和海洋工程建设的不断发展，海底土体静力触探在海洋地质调查、海洋工程勘察领域得到越来越广泛的应用。
[0003]静力触探是通过贯入设备将探头以准静力匀速贯入到海底土体中而获取土体的相关测试参数。目前海底静力触探工艺主要采用设备系统构成较为简单、使用操作较为方便的海床式静力触探。海床式触探通过贯入设备坐落在海床面上，再采用前端带有探头的探杆由贯入设备自海床面贯入海底土体中。
[0004]中国专利号CN110029646A公开了一种井下式静力触探系统，包括探头、探杆、钻头、钻杆、贯入机构、油线分离器、承重头、脐带缆、轴向定位器及测速机构，钻杆底端设有钻头，内部设有探杆，探杆底端连接探头，顶端连接贯入机构，贯入机构顶端连接油线分离器，油线分离器顶端通过承重头与脐带缆固定连接，贯入机构上设有轴向定位器，钻杆内壁开设有与轴向定位器配合的定位槽。采用该静力触探系统，以钻探平台为触探基准，将深层静力触探探头沿钻杆的中间孔放下，启动贯入系统，在取得一个行程内的数据后利用钻头将已经测试过的土层扫去，同时启动泥浆泵，将钻杆中的泥沙清洗干净，但是该专利还存在不足之处：第一，缺乏有效的限速装置和测距装置，导致测试的数据可靠性不高；第二，缺乏可靠的通讯手段，导致原位测试仪会在深海环境中出现失联状况；第三，定位装置的控制装置过于复杂，增加后期维护成本。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种孔内原位测试系统，其能解决传统的静力触探装置无法进行有效的限速、控制手段过于复杂以及容易在静力触探过程中出现信号失联的问题。
[0006]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种孔内原位测试系统，包括管缆绞车、复合管缆、原位测试仪和控制器，所述原位测试仪包括尾部套筒、壳体、设置在壳体下端的测试探头、定位装置以及由下至上设置在壳体内部的液压油缸装置和流量计，所述复合管缆一端缠绕在管缆绞车上，所述复合管缆的另一端通过尾部套筒与定位装置的上端连接，所述定位装置的下端与壳体连接，所述测试探头的上端与液压油缸装置的下端连接，所述复合管缆的出油口与流量计的进油口连接，所述流量计的出油口与液压油缸装置的进油口连接，所述管缆绞车、复合管缆、流量计和测试探头与控制器连接；所述液压油缸装置，用于驱动测试探头向下运动；所述流量计，用于计量进入液压油缸装置的油量，以获得原位测试仪的贯入深度；所述定位装置，用于与
钻杆内部卡合，以限定原位测试仪的位置。
[0008]优选的，所述液压油缸装置包括与控制器连接的液压泵和液压油缸，所述液压油缸包括设置在有杆腔中的液压杆、设置在液压杆内腔中的第一线缆和设置在无杆腔中的第二线缆，所述流量计的出油口与液压泵的进油口连接，所述液压泵的出油口与液压油缸的无杆腔连接，所述测试探头的信号输出端依次通过第一线缆、第二线缆与复合管缆连接，所述测试探头的上端通过液压杆与液压油缸连接。
[0009]优选的，所述第二线缆为弹簧线缆。
[0010]优选的，还包括单向阀门，所述单向阀门设置在有杆腔靠近测试探头一端；所述单向阀门，用于排放无杆腔内储存的液体，以控制测试探头的贯入速度。
[0011]优选的，所述复合管缆包括输油管和第三线缆，所述输油管的出油口与流量计的进油口连接，所述测试探头的信号输出端依次通过第一线缆、第二线缆、第三线缆与控制器连接。
[0012]优选的，所述第三线缆覆盖在输油管外表面。
[0013]优选的，还包括限压阀，所述流量计通过限压阀与复合管缆连接。
[0014]优选的，所述定位装置包括设置在壳体上端的卡爪座、连板、第一弹性单元、至少一个用于与钻杆内部卡合的卡爪和活动连接在卡爪座中的连杆，所述卡爪座至少设有一个沿轴向设置的卡爪槽，所述卡爪设置在卡爪槽中，所述卡爪的下端与卡爪槽活动连接，所述卡爪的上端远离钻杆一侧通过连板与连杆的下端连接，所述连杆的上端依次穿过第一弹性元件、卡爪座的上端与尾部套筒的下端连接，所述卡爪的上端靠近钻杆一侧向外延伸形成卡爪齿；所述复合管缆，用于驱使连杆沿轴向向上运动或者沿轴向向下运动；所述连杆，用于驱使卡爪的卡爪齿在第一位置和第二位置之间作往返运动；所述第一位置为卡爪齿与钻杆内部相分离；所述第二位置为卡爪齿与钻杆内部卡合的位置。
[0015]优选的，还包括第二弹性元件，所述第二弹性元件设置在卡爪的下端与卡爪槽之间。
[0016]相比现有技术，本技术的有益效果在于：通过在液压油缸的进油口端设置流量计，利用流量计获得液压油缸的进油量，进而得到测试探头的贯入深度，再在液压油缸的有杆腔中设置单向阀门，用来排放预先注入到有杆腔中的液体，使得无杆腔向有杆腔施压时，有杆腔中的液体向无杆腔提供一个向上的反作用力，从而一定程度地限制测试探头贯入的速度，同时在无杆腔中设置有弹簧线缆，利用弹簧线缆的可发生弹性形变的特性来保障测试探头进行测静力触探时的通讯，避免线缆过短以及线缆乱绕导致通讯失灵的问题，并且在流量计的进油口还设有限压阀，通过限制油压，以保护流量计不受到损坏，以及限制测试探头贯入的速度；另外，通过复合管缆拉力以及第一弹性元件的弹力驱使连杆向上或者向下运动，进而控制定位装置的卡爪齿在第一位置和第二位置之间的运动，以实现原位测试仪的快速定位。
附图说明
[0017]图1为本技术所述的孔内原位测试系统的结构示意图。
[0018]图2为图1的G区域放大示意图。
[0019]图3为图1的F-F方向剖视图。
[0020]图4为图3中的A区域放大示意图。
[0021]图5为图3中的B区域放大示意图。
[0022]图6为图3中的C区域放大示意图。
[0023]图7为图3中的D区域放大示意图。
[0024]图8为图3中的E区域放大示意图。
[0025]图9为本技术中所述的复合管缆的结构示意图。
[0026]图10为本技术中所述的管缆绞车的结构示意图。
[0027]图中：1-复合管缆；11-输油管；12-第三线缆；2-尾部套筒；3-测试探头；4-液压油缸装置；41-液压泵；42-液压油缸；421-有杆腔；4211-液压杆；422-无杆腔；4221-第二线缆；5-流量计；6-单向阀门；7-限压阀；8-定位装置；81-卡爪座；811-卡爪槽；82-连板；83-卡爪；831-卡爪齿；84-连杆；85-第一弹性元件；86-第二弹性元件；9-管缆绞车；91-绞盘；92-导向器。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孔内原位测试系统，其特征在于：包括管缆绞车、复合管缆、原位测试仪和控制器，所述原位测试仪包括尾部套筒、壳体、设置在壳体下端的测试探头、定位装置以及由下至上设置在壳体内部的液压油缸装置和流量计，所述复合管缆一端缠绕在管缆绞车上，所述复合管缆的另一端通过尾部套筒与定位装置的上端连接，所述定位装置的下端与壳体连接，所述测试探头的上端与液压油缸装置的下端连接，所述复合管缆的出油口与流量计的进油口连接，所述流量计的出油口与液压油缸装置的进油口连接，所述管缆绞车、复合管缆、流量计和测试探头与控制器连接；所述液压油缸装置，用于驱动测试探头向下运动；所述流量计，用于计量进入液压油缸装置的油量，以获得原位测试仪的贯入深度；所述定位装置，用于与钻杆内部卡合，以限定原位测试仪的位置。2.如权利要求1所述的孔内原位测试系统，其特征在于：所述液压油缸装置包括与控制器连接的液压泵和液压油缸，所述液压油缸包括设置在有杆腔中的液压杆、设置在液压杆内腔中的第一线缆和设置在无杆腔中的第二线缆，所述流量计的出油口与液压泵的进油口连接，所述液压泵的出油口与液压油缸的无杆腔连接，所述测试探头的信号输出端依次通过第一线缆、第二线缆与复合管缆连接，所述测试探头的上端通过液压杆与液压油缸连接。3.如权利要求2所述的孔内原位测试系统，其特征在于：所述第二线缆为弹簧线缆。4.如权利要求2所述的孔内原位测试系统，其特征在于：还包括单向阀门，所述单向阀门设置在有杆腔靠近测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇，祝汉柱，吴华斌，李涛，罗侗利，林远，
申请(专利权)人：磐索地勘科技广州有限公司，
类型：新型
国别省市：