[發明專利]自給進熱融與機械聯合冰層鉆進系統

有效

• 申請號: 202010159836.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111305751B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 高科;孫友宏;李冰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/15;E21B4/04;E21B4/18;E21B23/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉;王楠楠

本發明公開了一種自給進熱融與機械聯合冰層鉆進系統，屬于極地鉆探技術領域，是由上熱融?機械鉆進組件、升降儲纜組件、孔壁上支撐組件、上給進組件、下給進組件、孔壁下支撐組件及下熱融?機械鉆進組件組成的，本發明采用雙鉆頭鉆進和起鉆，內鉆頭熱融加機械鉆進、外鉆頭熱融鉆進的方式，通過內外鉆頭錐形底面局部水循環加速融冰，進而實現自給進極地冰層熱融與機械聯合的快速鉆進和起鉆的目的。本發明解放了鎧裝線纜的抗拉強度要求，通過自身機構自動完成上下給進，通過局部循環使孔下或孔上的冰受熱均勻，實現均勻快速進尺目的，本發明很好的解決了極地冰層鉆探中深孔鉆進和提鉆問題。

技術領域

本發明涉及極地鉆探技術領域，特別涉及一種自給進熱融與機械聯合冰層鉆進系統。

背景技術

極地冰層及冰下湖經過億萬年才形成，是地球上受人類影響最小的地方，且具有很高的研究價值，尤其對古環境、古生命存在形態的研究極為重要。已有的研究，有美國的Philbert型熱融式冰下水環境探測器，EGIG在格陵蘭島使用的熱融式冰下深鉆，以及澳大利亞使用的冰下探測器，但這些冰下環境探測器都只能進行探測而無法取得冰下水體原位樣品，主要原因是隨著冰孔深度的增加，上部冰孔內的融水會再次成冰，無法回收探測器，為此，可回收型全自動冰下環境探測器應運而生，詳見中國專利文獻，專利號：ZL201310261160.7，解決了探測器回收的難題，且能將冰下水體的原位樣品提取到冰面。然而，該機構存在熱融鉆進速度較慢、冰孔直徑大且不規則及鎧裝電纜的直徑和強度不能很好滿足深冰孔的熱融鉆進。針對上述問題和不足，亟需研發一種能量利用率高、鉆進速度快、且對鎧裝電纜的直徑和強度要求低的新式冰層鉆進系統。

發明內容

針對現有技術所存在的問題和缺點，本發明的目的是提供一種自給進熱融與機械聯合冰層鉆進系統，該鉆進系統為采用熱融和機械聯合破冰，內外鉆頭錐形底面局部水循環加速融冰的快速鉆進系統，同時具有不全部依靠鎧裝電纜的作用，自主上下移動的功能。

本發明為實現上述目的采用的技術方案是：自給進熱融與機械聯合冰層鉆進系統，其特征在于，該鉆進系統由上熱融-機械鉆進組件、升降儲纜組件、孔壁上支撐組件、上給進組件、下給進組件、孔壁下支撐組件及下熱融-機械鉆進組件組成，

其中上熱融-機械鉆進組件包括線纜、第一內鉆頭、第一外鉆頭、第一隔熱套、第一循環泵、第一循環水管、第一外鉆頭接頭、第一傳扭軸、第一回轉電機及第一限位固定螺母，所述線纜為由強電線和弱電線構成的鎧裝電纜，且強電線和弱電線間相互屏蔽；所述第一內鉆頭由鉆頭體及設置在鉆頭體上的加熱線圈、水流循環通道、導流槽和多個尖齒構成，鉆頭體的外形為圓錐形；所述第一外鉆頭的外部形狀與第一內鉆頭的外部形狀一致，第一外鉆頭設置在第一內鉆頭外部，二者構成第一鉆頭，第一外鉆頭由鉆頭體及設置在鉆頭體上的加熱線圈、導流槽、水道和多個尖齒構成，鉆頭體的外形為圓錐形，第一外鉆頭的接口與第一外鉆頭接頭固定連接；所述第一循環泵設置在第一外鉆頭接頭的空腔內，第一循環泵通過第一循環水管分別與第一內鉆頭和第一外鉆頭連接；所述第一外鉆頭接頭的一頭與第一外鉆頭固定連接，另一頭與第一回轉電機固定連接，同時第一外鉆頭接頭內部具有用于安置第一循環泵和第一循環水管的空腔；所述第一傳扭軸上設置有與第一回轉電機滑動配合的滑鍵，同時第一傳扭軸與第一內鉆頭固定連接；所述第一限位固定螺母用于將第一傳扭軸固定在第一回轉電機的轉子上；