[發明專利]一種極地鉆進用鎧裝電纜式電動機械沖擊回轉鉆具

有效

• 申請號: 201910854366.8
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110454085B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 曹品魯;戚波;鄭治川;董碩;陳卓;曹宏宇;曹金娥;賀文博
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B4/16;E21B21/00;E21B27/00;E21B10/60
• 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

本發明公開了一種極地鉆進用鎧裝電纜式電動機械沖擊回轉鉆具，包括有巖屑室、水泵、驅動電機、變速系統、機械沖擊系統和鉆頭，其中巖屑室設在水泵的上部，巖屑室的出液口與水泵的進液口相連通，驅動電機設在水泵的下部，驅動電機的下端與變速系統相連接，水泵和變速系統由驅動電機帶動進行工作，變速系統的下部與機械沖擊系統相連接，變速系統帶動機械沖擊系統進行工作，鉆頭裝配在機械沖擊系統的下部，鉆頭由機械沖擊系統帶動進行工作。有益效果：在鉆具回轉切削的基礎上增加了沖擊鉆進，降低了卡鉆等復雜鉆進事故風險。該鉆具具有結構簡單，系統可靠，應用范圍廣，鉆進效率高，可用于冰層、冰巖夾層以及冰下基巖層等多工況條件的鉆進。

技術領域

本發明涉及一種極地鉆進用沖擊回轉鉆具，特別涉及一種極地鉆進用鎧裝電纜式電動機械沖擊回轉鉆具。

背景技術

目前，通過極地鉆探技術獲取冰心和冰蓋下基巖樣品，或通過鉆探技術快速獲取鉆孔并在孔內安裝監測儀器，是研究極地冰蓋及冰下地質環境的重要手段。但受惡劣氣候及地表冰雪環境的影響，極地鉆探難度大且異常復雜，目前主要采用鎧裝電纜式電動機械鉆具進行取心或全面鉆進。然而受孔內動力及鉆具本身重量的限制，在鉆遇冰巖夾層、冰下巖層等地層時，由于鉆壓低、扭矩小及鉆具本身不能提供足夠的動力碎巖等技術障礙，導致鉆進速度較慢，巖屑難以有效攜離孔底，較易發生卡鉆等復雜事故。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的用于極地鉆進的回轉鉆具鉆壓低、扭矩小及鉆具本身不能提供足夠的動力碎巖等技術障礙，所導致的鉆進速度較慢、巖屑難以有效攜離孔底以及較易發生卡鉆等復雜事故而提供的一種極地鉆進用鎧裝電纜式電動機械沖擊回轉鉆具。

本發明提供的極地鉆進用鎧裝電纜式電動機械沖擊回轉鉆具包括有巖屑室、水泵、驅動電機、變速系統、機械沖擊系統和鉆頭，其中巖屑室設在水泵的上部，巖屑室的出液口與水泵的進液口相連通，驅動電機設在水泵的下部，驅動電機的下端與變速系統相連接，水泵和變速系統由驅動電機帶動進行工作，變速系統的下部與機械沖擊系統相連接，變速系統帶動機械沖擊系統進行工作，鉆頭裝配在機械沖擊系統的下部，鉆頭由機械沖擊系統帶動進行工作。

巖屑室的上部連接有反扭裝置，反扭裝置的上部連接有電子元件艙，電子元件艙的頂端連接有滑環，滑環上連接有鎧裝電纜，鎧裝電纜通過滑環為電子元件艙和驅動電機進行供電。

巖屑室由一套管組成，套管的側壁上開設有數個進水口，套管的內腔中插設有過濾網，過濾網為圓柱形，圓柱形過濾網的出液口對應水泵的進液口設置。

機械沖擊系統由旋轉軸、外缸和沖錘組成，其中旋轉軸上開設有波形槽，沖錘的上端裝配有限位塊，限位塊卡接在旋轉軸上的波形槽內并能夠在波形槽的軌跡范圍內進行滑動從而帶動沖錘進行上下沖擊運動，外缸的內側壁上開設有花鍵槽，沖錘通過花鍵槽卡接在外缸的內腔中，沖錘能夠沿花鍵槽進行上下滑動，機械沖擊系統上部連接的變速系統為一行星減速器，行星減速器在驅動電機的驅動下進行變速后同時驅動機械沖擊系統的外缸及旋轉軸回轉，從而使沖錘在限位塊的帶動下隨旋轉軸的轉動而做上下往復運動，沖擊機械沖擊系統下部的鉆頭進行鉆進。

外缸的下部螺接有花鍵套，鉆頭上部設有與花鍵套相匹配的花鍵，鉆頭通過花鍵卡接在花鍵套上，鉆頭的上部還設置有固定卡，鉆頭通過固定卡懸掛在花鍵套的內腔中，花鍵套的底面與鉆頭臺階間設置有緩沖墊圈。

鉆頭的上部開設有數個進液通道，鉆頭的中間部位開設有中心通道，鉆頭上部的數個進液通道與鉆頭中間部位的中心通道相連通，鉆頭底唇面上開設有數個噴嘴，數個噴嘴與鉆頭中間部位的中心通道相連通。

上述的水泵、驅動電機、鉆頭、反扭裝置、電子元件艙、滑環、鎧裝電纜和行星減速器均為現有設備的組裝，因此，具體型號和規格沒有進行贅述。

本發明的工作原理：