[發(fā)明專利]具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭

有效

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• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113464056B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 張占奎;曹江龍
• 申請（專利權）人: 滄州格銳特鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B47/002;E21B49/02
• 代理公司: 石家莊國鉞天璽專利代理事務所(普通合伙) 13155
• 代理人: 王朝

1.具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，其特征在于，包括：

鉆頭本體，遠離牙輪的一端設有空腔，位于所述空腔外部的所述鉆頭本體的外壁用于與鉆桿連接，所述鉆頭本體內部沿高度方向設有取樣通道，所述取樣通道使所述鉆頭本體上端與所述空腔內部之間連通，所述取樣通道位于所述鉆頭本體中心；

取樣機構，滑動設于所述取樣通道內，具有可在所述取樣通道內沿所述鉆頭本體高度方向移動并可伸出所述取樣通道上端的取樣組件，所述取樣組件借助所述鉆頭本體的旋轉用于向地層內鉆進并取出地層樣本；

圖像采集組件，設于所述取樣組件上，具有朝向所述取樣通道的外部采集地質信息的攝像頭，取樣過程中所述攝像頭不接觸地層；以及

控制系統(tǒng)，設于所述空腔內，分別與所述取樣機構、所述圖像采集組件電性連接，用于接收所述圖像采集組件采集到的圖像信息和控制所述取樣組件運行；

所述鉆頭本體外壁上設有振動發(fā)電機，所述空腔內設有與所述振動發(fā)電機的電能輸出端電連接的蓄電池，所述蓄電池用于存儲電能，所述蓄電池的電能輸出端分別與所述取樣機構、所述攝像頭和所述控制系統(tǒng)電性連接，并用于分別供電；

所述取樣機構包括：

滑軌，沿所述鉆頭本體高度方向設于所述取樣通道內，所述取樣組件滑動設于所述滑軌上并可伸出所述取樣通道，以對地層取樣；以及

推頂組件，設于所述取樣通道內，推頂端與所述取樣組件連接，用于推動所述取樣組件在所述滑軌上滑動，所述推頂組件與所述控制系統(tǒng)電性連接且受控于所述控制系統(tǒng)，所述取樣組件在地層內取樣深度受控于所述推頂組件推頂長度；

所述取樣組件包括：

滑塊，滑動設于所述滑軌上；

鉆柱，固設于所述滑塊上，高度方向沿所述鉆頭本體高度方向，所述鉆柱為伸縮式構件，所述圖像采集組件設于所述鉆柱上且可拍攝地質圖像信息；以及

兩個鉆具，均為半圓環(huán)形且端部鉸接在所述鉆柱上端，兩個所述鉆具在所述鉆柱軸向上呈對稱設置，兩個所述鉆具均伸出所述取樣通道后，可向所述鉆柱上方轉動呈展開狀，兩個所述鉆具均展開后可圍成橢圓形或圓環(huán)形，展開后的兩個所述鉆具用于鉆進地層并取出地層樣本，所述鉆具的高度或鉆入地層深度借助所述推頂組件和所述鉆柱調節(jié)；

所述鉆具包括：

鉆盤，呈半圓環(huán)形，上端面均布有多個鉆頭，兩端均鉸接在所述鉆柱上端的一側，所述鉆盤向靠近所述鉆柱方向轉動后呈折疊狀、向遠離所述鉆柱方向轉動后呈展開狀，所述鉆盤位于所述取樣通道內時，所述鉆盤呈折疊狀；以及

多個推頂柱，位于所述鉆盤下方，一端鉸接在所述鉆柱上、另一端鉸接在所述鉆盤上，用于推頂所述鉆盤轉動，所述鉆盤伸出所述取樣通道后，所述鉆盤被所述推頂柱推頂后呈展開狀，以鉆進地層并取出地層樣本。

2.如權利要求1所述的具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，其特征在于，還包括具有顯示屏的移動終端，所述控制系統(tǒng)上設有第一無線通訊模塊，所述移動終端上設有與所述第一無線通訊模塊無線通訊連接的第二無線通訊模塊，所述移動終端通過顯示屏可實時觀察所述圖像采集組件采集到的圖像，所述移動終端上設有用于控制所述取樣機構運行的控制按鈕。

3.如權利要求1所述的具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，其特征在于，所述推頂組件包括：

傳送組件，設于所述取樣通道內，傳送方向沿所述鉆頭本體高度方向，所述傳送組件可循環(huán)和往復傳送；以及

伸縮桿，沿所述鉆頭本體高度方向伸縮，一端固設在所述傳送組件的傳送端上、另一端與所述取樣組件鉸接連接，所述伸縮桿用于推動所述取樣組件在所述滑軌上滑動、以伸出所述取樣通道并取樣，所述取樣組件的鉆入地層深度借助所述傳送組件和所述伸縮桿調節(jié)。

4.如權利要求1所述的具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，其特征在于，所述鉆頭本體上靠近牙輪處設有溫度傳感器，所述溫度傳感器用于實時監(jiān)測牙輪溫度，所述溫度傳感器與所述控制系統(tǒng)電性連接，并向所述控制系統(tǒng)上發(fā)送溫度信息，所述控制系統(tǒng)上可顯示監(jiān)測到的溫度信息。