可拆分式水上轻便钻探取样装置制造方法及图纸

可拆分式水上轻便钻探取样装置，包括取样机具装置、机具导向装置、机具起吊冲击装置和水上平台。平台中心预留通口，通口四周有吊架及卷扬机，卷扬机带动钻杆或吊锤或压塞，取样机具装置有双层套管及双门取土器。双门取土器以冲击头为核心，内设内开弧形门及止水密封机构。冲击头经过上部吊锤冲击进入水底土层，内开弧形门自动开启，底泥贯入取样内管。双门取土器突然吊起，使取样内管中底泥自动落下关闭内开弧形门。从而获得不失水分、扰动小水底原状土样，结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本技术专利涉及使用钻探机具在水上平台钻取水底地层领域。特别涉及可拆分式轻便钻探取样装置及使用这种装置的取样方法，在水上组装钻取水底地层并取得原状淤泥质芯样。
技术介绍
由于在水上钻探一般需在专门地质勘察船上进行，勘察船亦可由普通船只改造或将钻机直接安装在水上平台上。这些勘察船设备庞大，钻取水底地层深，可取水底各种岩层芯样。而对江河湖泊（或水库）浅水层底泥的取样利用勘察船显得不经济，而且重型设备钻取水底表层底泥极易扰动。此种情况下，如能在水底底泥取样中使用轻型、可拆分并且能取得原状底泥样的轻便装置，有助于节省工程投资，实现在该领域技术突破。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对水底底泥取样，提供一种可拆分轻便淤泥质取样装置和水上漂浮平台，及其取样方法。可拆分式轻便钻探取样装置，是一种现场组装结构，包括取样机具装置、机具起吊冲击装置和平台装置，这些装置既各自独立又相互联系，通过现场组装形成完整水底底泥取样装置。使用这种装置的取样方法，包括获得水底底泥不失水分、扰动小原状土样的一系列工艺过程。采用技术方案是：可拆分式水上轻便钻探取样装置，由单体浮筒组装成水上漂浮平台，平台中心预留通口，通口内安装取样机具装置固定臂及导向墩，用于定位取样机具装置。通口四周平台上固定支撑板，支撑板上安装吊架，通过电动卷扬机起放取样机具装置，并对取样机具装置冲击进行水底底泥取样。取样机具装置包括双层套管及双门取土器。其取样方法可以保证实现水下底泥取样不失水分及扰动小。采用的技术方案是：可拆分式水上轻便钻探取样装置,包括水上漂浮平台、机具起吊冲击装置和取样机具装置。其技术要点在在于：水上漂浮平台有一通口。机具起吊冲击装置，包括吊架和吊锤。吊架底座固定设置在水上漂浮平台上，吊架上部为滑轮组。滑轮组包括两个定滑轮。电动卷扬机紧靠吊架固定设置在水上漂浮平台上，卷扬钢丝绳通过吊架和滑轮组的两个定滑轮。卷扬钢丝绳下端通过提篮与第一钻杆或中段钻杆上端的钻杆接手连接，或者卷扬钢丝绳下端与冲击钢丝绳上端连接，或者卷扬钢丝绳下端与弹性压塞上的压塞钢丝绳连接。吊锤内孔穿在取样机具装置的第一钻杆上，吊锤上连接有冲击钢丝绳。取样机具装置，包括至少一个钻杆接手、第一钻杆、传力环、至少一个中段钻杆、变径接头、取样内管、取样外管和双门取土器。位于最上方的钻杆接手下方连接有第一钻杆，第一钻杆和下方的一个中段钻杆通过传力环连接。中段钻杆同时与变径接头的小端相连。变径接头的大端与取样外管上端相连。双门取土器，包括冲击头和两个内开弧形门。冲击头上端与取样外管下端相连。冲击头内部包含与冲击头呈一体圆状环台，圆状环台上开设有圆形取样内管间隙槽，以圆心对称的两对内开弧形门槽，同样以圆心对称的两弧形止水槽，每对内开弧形门槽内均固定有内开弧形门的门轴。门轴上设有内开弧形门。取样内管间隙槽放置取样内管。弧形止水槽内放置弧形止水胶条。内开弧形门内端部为偏心头形，两个偏心头的间隙设置有工形止水胶条。内开弧形门上端设有弹性压塞。冲击头最底端呈扁尖形。弹性压塞表面留有至少一个通气孔，弹性压塞的中心吊耳上系有压塞钢丝绳。当所述的中段钻杆为两个以上，相邻的中段钻杆通过钻杆接手连接。所述的水上漂浮平台，包括多个浮筒单体，多个浮筒单体通过浮筒连接件固定螺栓相互固定连接在一起。所述的水上漂浮平台的边缘设有至少一个锚耳，锚具通过锚绳连接在锚耳上。所述的内开弧形门贯入土样底泥时，最大开角在75°。还可包括取样机具导向装置。取样机具导向装置，包括多个固定臂和导向墩。导向墩外周设有多个固定臂，固定臂支撑在通口内表面。导向墩设有导向墩通孔，用于通过取样机具装置。在导向墩通孔上设有两个半圆形插块，半圆形插块对合处形成插块孔，同样用于通过取样机具装置。两个半圆形插块上方设有垫插夹具。所述的水上漂浮平台四周设有护栏立柱和护栏，护栏立柱与护栏连接在一起。吊架底座底部通过通口四周铺设的支撑板固定在水上漂浮平台上。所述的通口为方口，所述的支撑板为钢板，所述的水上漂浮平台为正方形。弹性压塞为橡胶压塞。取样内管与取样外管存有间隙。浮筒内充填泡沫。一种使用可拆分式轻便钻探取样装置的原状水底底泥样取样方法，其特征在于包括以下步骤：第一、将取样机具装置放入水下，卷扬钢丝绳下端与提篮上部的安装环连接，提篮下部与第一钻杆或中段钻杆上端的钻杆接手连接。取样机具装置冲击头接触水底土层后，解开卷扬钢丝绳。第二、压塞钢丝绳与卷扬钢丝绳连接。压塞钢丝绳拉起弹性压塞至取样内管上端变径接头处，解开卷扬钢丝绳。第三、卷扬钢丝绳与冲击钢丝绳连接。再使用吊锤锤击传力环，冲击头经锤击进入水底土层，两扇内开弧形门自动开启，底泥贯入冲击头至取样内管中。内开弧形门贯入土层底泥时，最大开角在75°。两扇门间形成30°向上扇形门斗，斗内堆置土样底泥。解开卷扬钢丝绳。第四、将卷扬钢丝绳下端与提篮上部的安装环连接，提篮下部与第一钻杆或中段钻杆上端的钻杆接手连接。卷扬钢丝绳将取样机具装置提起，在取样内管中底泥重力作用下，扇形门斗内堆置的底泥推动内开弧形门向下关闭。快速提拉关门：开始提拉取样机具时要快速，使双门取土器脱离底泥土层时，被置换土层空间形成瞬时真空，内开弧形门在真空抽力及内管中底泥自重力作用下迅速关闭，压紧作为密封止水机构的弧形止水胶条和作为双门偏心挤压密封止水机构的工形止水胶条。取样内管中弹性压塞预留至少一个通气孔，使管中土样与外部空气相通，在提拉取样机具底泥下落时取样内管内不产生真空，可助推底泥顺利下落。将变径接头以下部分取样机具不拆卸一并提出水面至水上漂浮平台，直立放入支架栏。卸下变径接头露出取样内管顶部弹性压塞，用胶泥封堵至少一个通气孔。胶泥凝结后，将取样管整体倒立，退出双门取土器及取样外管，露出取样内管，密封管口处获得不失水分扰动小的原状水底底泥样。水上漂浮平台为承载钻探机具设备装置。为高分子聚乙烯浮筒组合结构，单个浮筒间通过浮筒连接件固定螺栓相互锁死连接在一起，构成水上漂浮平台。通过拖船拖至指定取样位置，四角以绳缆抛锚固定于水底，使其漂浮在水面上基本不动。综合安全、实用、经济等因素考虑，水上浮筒平台呈4.5m×4.5m正方形，平台承重约7.1t。单体浮筒尺寸为50cm×50cm×40cm（高），需浮筒单体80个。浮筒单体内充填泡沫，以防挤压。在平台中心预留一通口连通水面，尺寸为0.5m×0.5m（水上漂浮平台中心一个浮筒未组装）。用于安装取样机具导向装置。孔口四周铺设1.5 m×1.5m×6mm（厚）支撑板（可为钢板），用于固定机具起吊冲击装置的吊架。机具导向装置用于固定和定位取样机具装置。四只固定臂在平台方孔内四角，通过固定螺栓与相近三个浮筒连接固定。导向墩为圆筒形与固定臂呈一体结构，内径为15cm，可以通过取样机具装置底端的双门取土器。导向墩内安装两只半圆形插块将其内径缩至8cm，可以通过取样机具上部钻杆接手。垫插夹具为组装或拆卸钻杆时使用，位于半圆形插块上方平面上。组装或拆卸钻杆时插夹垫在钻杆接手扁平口处，以固定水上漂浮平台下部取样机具装置不掉落水中。机具起吊冲击装置用于下放、冲击及起吊取样机具装置。吊架底座四角通过固定螺栓固定在水上漂浮平台支撑板上，吊架高度为3.0m，分三节组装，上部为滑轮组。电动卷扬机紧靠吊架安本文档来自技高网...

【技术保护点】
可拆分式水上轻便钻探取样装置,包括水上漂浮平台、机具起吊冲击装置和取样机具装置（13）；其特征在于：水上漂浮平台有一通口(12)；机具起吊冲击装置，包括吊架(5)和吊锤(15)；吊架(5)底座固定设置在水上漂浮平台上，吊架(5)上部为滑轮组(23)；滑轮组(23)包括两个定滑轮；电动卷扬机(24)紧靠吊架(5)设置在水上漂浮平台上，卷扬钢丝绳(25)通过吊架(5)和滑轮组(23)的两个定滑轮；卷扬钢丝绳(25)下端通过提篮(14)与第一钻杆(28)或中段钻杆（46）上端的钻杆接手(30)连接，或者卷扬钢丝绳(25)下端与冲击钢丝绳(27)上端连接，或者卷扬钢丝绳(25)下端与弹性压塞(45)上的压塞钢丝绳(26)连接；吊锤(15)内孔穿在取样机具装置(13)第一钻杆(28)上，吊锤(15)上连接有冲击钢丝绳(27)；取样机具装置(13)，包括至少一个钻杆接手(30)、第一钻杆(28)、传力环（16）、至少一个中段钻杆（46）、变径接头（31）、取样内管（47）、取样外管(32)和双门取土器(36)；位于最上方的钻杆接手(30)下方连接有第一钻杆(28)，第一钻杆(28)和下方的一个中段钻杆(46)通过传力环(16)连接；中段钻杆(46)同时与变径接头(31)的小端相连；变径接头(31)的大端与取样外管(32)上端相连；双门取土器(36)，包括冲击头(37)和两个内开弧形门(38)；冲击头(37)上端与取样外管(32)下端相连；冲击头(37)内部包含与冲击头(37)呈一体圆状环台(43)，圆状环台(43)上开设有圆形取样内管间隙槽(50)，以圆心对称的两对内开弧形门槽(51)，同样以圆心对称的两弧形止水槽(48)，每对内开弧形门槽(51)内均固定有内开弧形门(38)的门轴(39)；门轴(39)上设有内开弧形门(38)；取样内管间隙槽(50)放置取样内管(47)；弧形止水槽(48)内放置弧形止水胶条(42)；内开弧形门(38)内端部为偏心头(41)形，两个偏心头(41)的间隙设置有工形止水胶条(40)；内开弧形门(38)上端设有弹性压塞(45)；冲击头(37)最底端呈扁尖(44)形；弹性压塞(45)表面留有至少一个通气孔(35)，弹性压塞(45)的中心吊耳(34)上系有压塞钢丝绳(26)。...

【技术特征摘要】
1.可拆分式水上轻便钻探取样装置,包括水上漂浮平台、机具起吊冲击装置和取样机具装置（13）；其特征在于：水上漂浮平台有一通口(12)；机具起吊冲击装置，包括吊架(5)和吊锤(15)；吊架(5)底座固定设置在水上漂浮平台上，吊架(5)上部为滑轮组(23)；滑轮组(23)包括两个定滑轮；电动卷扬机(24)紧靠吊架(5)设置在水上漂浮平台上，卷扬钢丝绳(25)通过吊架(5)和滑轮组(23)的两个定滑轮；卷扬钢丝绳(25)下端通过提篮(14)与第一钻杆(28)或中段钻杆（46）上端的钻杆接手(30)连接，或者卷扬钢丝绳(25)下端与冲击钢丝绳(27)上端连接，或者卷扬钢丝绳(25)下端与弹性压塞(45)上的压塞钢丝绳(26)连接；吊锤(15)内孔穿在取样机具装置(13)第一钻杆(28)上，吊锤(15)上连接有冲击钢丝绳(27)；取样机具装置(13)，包括至少一个钻杆接手(30)、第一钻杆(28)、传力环（16）、至少一个中段钻杆（46）、变径接头（31）、取样内管（47）、取样外管(32)和双门取土器(36)；位于最上方的钻杆接手(30)下方连接有第一钻杆(28)，第一钻杆(28)和下方的一个中段钻杆(46)通过传力环(16)连接；中段钻杆(46)同时与变径接头(31)的小端相连；变径接头(31)的大端与取样外管(32)上端相连；双门取土器(36)，包括冲击头(37)和两个内开弧形门(38)；冲击头(37)上端与取样外管(32)下端相连；冲击头(37)内部包含与冲击头(37)呈一体圆状环台(43)，圆状环台(43)上开设有圆形取样内管间隙槽(50)，以圆心对称的两对内开弧形门槽(51)，同样以圆心对称的两弧形止水槽(48)，每对内开弧形门槽(51)内均固定有内开弧形门(38)的门轴(39)；门轴(39)上设有内开弧形门(38)；取样内管间隙槽(50)放置取样内管(47)；弧形止水槽(48)内放置弧形止水胶条(42)；内开弧形门(38)内端部为偏心头(41)形，两个偏心头(41)的间隙设置有工...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔双利，潘绍财，孔繁友，于国丰，曲磊，汪玉君，
申请(专利权)人：辽宁省水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：辽宁;21