[發明專利]熱水驅動自旋轉冰層取芯鉆進方法及裝置

有效

• 申請號: 201710300548.1
• 申請日: 2017-04-29
• 公開（公告）號: CN106907106B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 范曉鵬;達拉拉伊;曹品魯;張楠;王如生;王婷;劉剛;劉安
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B7/00;E21B21/00;E21B17/10;E21B25/00;E21B44/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

1.一種熱水驅動自旋轉冰層取芯鉆進裝置；其特征在于：包括熱水管（1）、電纜（2）、電纜終端（3）、觸底檢測機構（4）、分水接頭（5）、上扶正器（6）、電氣艙（7）、下扶正器（8）、過渡管（9）及下部雙管鉆具和自旋轉鉆頭（19），其中熱水管（1）和電纜（2）捆綁一起下放，熱水管（1）為熱水通道，地表熱水通過熱水管（1）送至鉆具，電纜（2）為鉆具提供電力，并完成地表與鉆具的信號通訊；電纜終端（3）用于連接電纜（2）與鉆具，觸底檢測機構（4）安裝由位移傳感器和彈簧機構，通過位移傳感器檢測彈簧壓縮量，從而計算得出電纜（2）承受的拉力值，當電纜（2）上承受拉力等于重力時，表明鉆具處于懸吊狀態，當電纜（2）上承受拉力小于重力時，說明鉆具已經到達孔底，此時即可通水進行鉆進；分水接頭（5）與熱水管（1）相連，用于將熱水管（1）中熱水導入鉆具內部；上扶正器（6）和下扶正器（8）分別于徑向均布三根矩形板簧片，依靠板簧片進入孔內發生變形，從而將鉆具維持在鉆孔中心；電氣艙（7）為耐高壓密封艙，內部填充常壓空氣，鉆具內信號采集及通訊模塊均安裝在電氣艙（7）內，且安裝有溫度和壓力傳感器，用于對鉆具內熱水溫度和水壓進行檢測；

下部鉆具通過過渡管（9）?與下扶正器（8）相連，其結構為單動雙管，鉆進時，鉆具外管不轉動，自旋轉鉆頭（19）帶動冰芯管（18）回轉鉆進；下部鉆具結構包括接頭（10）、第一密封圈（11）、軸承（12）、軸承擋環（13）、單動接頭（14）、鎖緊螺母（15）、單向球閥（16）、鉆具外管（17）和冰芯管（18）；其中接頭（10）上部與過渡管（9）螺紋連接，鉆具外管（17）通過螺紋與接頭（10）連接；冰芯管（18）通過螺紋與單動接頭（14）相連，單動接頭（14）內由兩套軸承（12）與接頭（10）芯軸配合，兩套軸承（12）之間由軸承擋環（13）進行限位；第一密封圈（11）可保證熱水不會從單動接頭（14）和接頭（10）之間間隙進入冰芯管；接頭（10）下部加工有螺紋，通過鎖緊螺母（15）可實現對單動接頭（14）的限位；自旋轉鉆頭（19）通過螺紋連接在冰芯管（18）底部；

自旋轉鉆頭由骨架密封（20）、過渡接頭（21）、第二密封圈（22）、芯管（23）、鉆頭體（24）、冰芯卡斷器（25）、卡斷器銷軸（26）、刀頭（27）及螺釘（28）組成；過渡接頭（21）上部與冰芯管（18）連接，下部與鉆頭體（24）螺紋連接，中部安裝有第二密封圈（22），用于封閉過渡接頭（21）與鉆具外管（17）環狀間隙；鉆頭體（24）中心采用螺紋與芯管（23）相連，芯管（23）上部安裝有骨架密封（20），通過與過渡接頭（21）內表面配合實現密封；冰芯卡斷器（25）通過卡斷器銷軸（26）固定在鉆頭體（24）上，軸向均布三個，卡斷器（25）可圍繞卡斷器銷軸自由轉動；刀頭（27）通過螺釘（28）固定在鉆頭體（24）底部，徑向均布三個；鉆頭體（24）內部設計有豎直流道（29）和側噴流道（30），兩者相互貫通，熱水可經由豎直流道（29）和側噴流道（30）噴出鉆頭體外。