[發明專利]一種在冰川使用的熱水取芯鉆具

有效

• 申請號: 201610590705.2
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN106014202B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 劉博文;王如生;楊陽;陳艷吉;劉安;劉剛;張晗
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/14
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙)22103
• 代理人: 鞠傳龍

技術領域

本發明涉及一種取芯鉆具，特別涉及一種在冰川使用的熱水取芯鉆具。

背景技術

當前，熱水鉆進是南極冰層熱水鉆井技術的重要組成部分。目前在南極冰層進行的熱水鉆進是通過用熱水將冰熔化的方式進行鉆進而且并不取芯。尋常的開孔作業都是通過機械鉆，采用機械鉆進時能量消耗大且能量利用率不高。而熱水鉆憑借其獨特的鉆進方式，速度快、效率高。通過熱水鉆頭進行鉆進并取芯，將極大提高鉆進和取芯效率與能量利用率。

發明內容

本發明的目的是為了解決在南極冰層鉆進過程中如何提高鉆進和取芯效率與能量利用率的問題，而提供的一種在冰川使用的熱水取芯鉆具。

本發明提供的在冰川使用的熱水取芯鉆具包括有柱塞泵、雙通管、隔熱管、冰芯管、鉆頭和分流器，其中柱塞泵設在儲泵管內，柱塞泵的上端連接有出水管，柱塞泵的下端連接有吸水管，雙通管連接在儲泵管的下端，雙通管的下端與隔熱管相連接，冰芯管插設在隔熱管內，鉆頭設在隔熱管和冰芯管的下部，分流器設在雙通管下部冰芯管的頂端，分流器的頂端連接有熱水注入管，分流器的下部連接有數道引流管，引流管設在隔熱管與冰芯管之間的空隙內，分流器頂端的熱水注入管注入的熱水通過分流器被注入到引流管內。

儲泵管的頂端設有封蓋，與柱塞泵連接的鎧裝電纜與封蓋之間進行捆扎連接。

柱塞泵下端的吸水管從雙通管一側壁的通孔內穿設，分流器頂端的熱水注入管也從雙通管一側壁的通孔內穿設。

分流器的下部還設有密封盤，分流器下部設置的引流管上端設有上固定盤，引流管的下端設有下固定盤，上固定盤和下固定盤上對稱設有數個固定孔，固定孔的個數與引流管的個數相應，上固定盤夾設在分流器底部與密封盤頂端之間，下固定盤設在鉆頭下部，下固定盤的底部連接有噴嘴，噴嘴上設有數個噴水孔，引流管內流經的熱水通過噴嘴噴射到鉆頭的取芯部位。

引流管設有六道。

噴嘴上均勻布設有三十六個噴水孔。

鉆頭上設有卡簧。

本發明的工作原理：

熱水經熱水注入管通過分流器進入引流管，最終通過引流管進入噴嘴，熱水從噴嘴處射出后與孔底的冰接觸并融化鉆頭外部冰，使得冰芯得以進入冰芯管，到達指定長度時，鉆頭上的卡簧便可卡段冰芯，輔助提鉆。冷卻的熱水將通過柱塞泵下端的吸水管進入柱塞泵，經柱塞泵上端的出水管被抽吸到地表，鉆進完成后，擰開分流器下部的密封盤即可推出冰芯。

本發明的有益效果：

本發明主要利用高溫熱水經噴嘴并融化熱水所接觸的冰來實現冰芯鉆取。同時冰融化而成的水會被柱塞泵吸取并排至地表。并作為下冰層的熱水鉆所需的原料儲備。由于采用了熱熔鉆頭為熱水鉆進行開孔鉆進，并抽取了融化的水作為熱水鉆的原料，節約了成本，提高了能源利用率。

附圖說明

圖1為本發明所述取芯鉆具總體結構示意圖。

圖2為本發明所述的分流器下部結構放大示意圖。

1、柱塞泵2、雙通管3、隔熱管4、冰芯管5、鉆頭

6、分流器7、儲泵管8、出水管9、吸水管10、熱水注入管

11、引流管12、封蓋13、鎧裝電纜14、密封盤15、上固定盤

16、下固定盤17、噴嘴18、卡簧。

具體實施方式

請參閱圖1和圖2所示：

本發明提供的在冰川使用的熱水取芯鉆具包括有柱塞泵1、雙通管2、隔熱管3、冰芯管4、鉆頭5和分流器6，其中柱塞泵1設在儲泵管7內，柱塞泵1的上端連接有出水管8，柱塞泵1的下端連接有吸水管9，雙通管2連接在儲泵管7的下端，雙通管2的下端與隔熱管3相連接，冰芯管4插設在隔熱管3內，鉆頭5設在隔熱管3和冰芯管4的下部，分流器6設在雙通管2下部冰芯管4的頂端，分流器6的頂端連接有熱水注入管10，分流器6的下部連接有數道引流管11，引流管11設在隔熱管3與冰芯管4之間的空隙內，分流器6頂端的熱水注入管10注入的熱水通過分流器6被注入到引流管11內。

儲泵管7的頂端設有封蓋12，與柱塞泵1連接的鎧裝電纜13與封蓋12之間進行捆扎連接。

柱塞泵1下端的吸水管9從雙通管2一側壁的通孔內穿設，分流器6頂端的熱水注入管10也從雙通管2一側壁的通孔內穿設。