[發明專利]冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201810316491.9
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108225612B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 李梟;范曉鵬;達拉拉伊帕維爾;楊陽;李亞洲;李星辰;劉安
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;G01K1/02
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 鞠傳龍

本發明公開了一種冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測裝置及方法，檢測裝置包括有架體、鉆頭、冰桶和溫度傳感器，其中冰桶設在架體的底座上，鉆頭的頂端固定有連接桿，連接桿插設在架體上端的頂板和固定板上，鉆頭的下端對應冰桶的內腔設置，溫度傳感器設在冰桶的內腔中，檢測方法為：步驟一：形成底部溫度鏈和側壁溫度鏈；步驟二：調節側壁溫度鏈與中心之間的距離；步驟三：調節底部溫度鏈的距離；步驟四：進行冰樣凍制；步驟五：將鉆頭用卡盤夾持并固定在冰桶上方；步驟六：使熱熔鉆頭與冰桶保持垂直；步驟七：記錄冰層及融水溫度分布。有益效果：結構簡單，工作可靠，操作方便，能滿足多種科學目的的研究工作。

技術領域

本發明涉及一種溫度場分布檢測裝置及方法，特別涉及一種冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測裝置及方法。

背景技術

冰作為一種特殊的巖石，熔點低，從固態到液態的相變過程中所需能量較少，這是采用熱熔法進行冰層鉆進的重要原因。在南極的勘探過程中，熱熔鉆進是南極冰層鉆井技術的重要組成部分，而冰層熱熔鉆進的效率主要取決于熱熔鉆頭的功率，形狀等因素。為深入研究冰層熱熔鉆進，優化改進鉆進方法，冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水的溫度分布數據尤為重要。

發明內容

本發明的目的是為了獲取冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水的溫度分布數據而提供的一種冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測裝置及方法。

本發明提供的冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測裝置包括有架體、鉆頭、冰桶和溫度傳感器，其中冰桶設在架體的底座上，鉆頭的頂端固定有連接桿，連接桿插設在架體上端的頂板和固定板上，鉆頭的下端對應冰桶的內腔設置，溫度傳感器設在冰桶的內腔中，在冰桶內腔的垂直方向，溫度傳感器設置有數排，在冰桶內腔的水平方向，溫度傳感器呈米字型布設。

冰桶的底部通過滑塊固連在架體底座的滑軌上，冰桶通過底部的滑塊能夠在滑軌上移動。

架體上端頂板的兩端設置有滑輪，架體上部的固定板上下設置有兩塊，兩塊固定板通過螺桿連接，上部固定板的頂面兩側和下部固定板的底面兩側設有吊環，連接鉆頭的連接桿通過卡盤固定在上部固定板上，兩塊固定板的兩側插設在架體兩側的支撐柱上，兩塊固定板能夠沿支撐柱進行上下滑動。

冰桶內腔中垂直方向上每排溫度傳感器的垂直固定桿的上下兩端均插設在冰桶上下端的水平固定架上，水平固定架上開設有滑道，垂直固定桿的上下端能夠在水平固定架的滑道內移動，從而能夠使冰桶內腔中垂直向的溫度傳感器固定在冰桶內腔的任意位置處。

固定冰桶內腔中水平方向的溫度傳感器的水平固定桿的兩端插設在垂直固定架上，垂直固定架上開設有滑道，水平固定桿的兩端能夠在垂直固定架上的滑道內移動，從而能夠使冰桶內腔中水平向的溫度傳感器固定在冰桶內腔的任意位置處。

本發明提供的冰層熱熔鉆進周圍冰層及融水溫度場分布檢測方法，其方法如下所述：

步驟一：將溫度傳感器插入垂直固定桿及水平固定桿并固定在水平固定架和垂直固定架上，形成底部溫度鏈和側壁溫度鏈；

步驟二：通過每個側壁溫度鏈固定在水平固定架上的位置，調節每個側壁溫度鏈與設計的鉆孔軌跡中心之間的距離，使其各不相同；

步驟三：通過底部溫度鏈固定在垂直固定架上的位置，調節底部溫度鏈距離設計的鉆孔底部的距離；

步驟四：將固定好的垂直向和水平向的溫度傳感器內架放入冰桶內，向冰桶內注水，并放置在設定溫度的低溫實驗室內進行冰樣凍制；

步驟五：待冰樣凍制完成后，將冰桶固定在架體的底座上，并將鉆頭用卡盤夾持并固定在冰桶上方；

步驟六：調節卡盤固定板，使熱熔鉆頭與冰桶保持垂直；