The invention discloses a polar subglacial bedrock water coring method and device, device including hot water pipes, cables, cable terminals, bottom detection mechanism, water diversion joint, anti torque device and electric tank, cutting pipe, screw motor and the lower pipe drill and drill; method is using water as a medium power driving hole at the end of rotary drill and bedrock coring drilling, using hot water pipeline to the bottom hole, at the same time as the drilling tool sensor and communication module is powered by cable, and realize the monitoring of surface to hole drilling parameters; rock drilling bit drilling down through the rotary grinding and drilling cuttings produced by hot water from the bottom of the hole and, the tool and the hole wall of an annular gap on the back; the invention solves the polar ice bedrock rapid coring drilling problems, combined with hot water drill The utility model can rapidly penetrate the ice sheet and reach the bedrock interface of the ice, and replace the bedrock hot water coring drilling tool to complete core sampling and drilling.
【技术实现步骤摘要】
极地冰下基岩热水取心钻进方法及装置
本专利技术涉及一种极地冰下基岩热水取心钻进方法及装置。
技术介绍
南极大陆是地球上最古老的大陆之一,它不仅保存有多种多样的古老克拉通陆块,是探索地球早期演化的理想场所,其科学意义非常突出。获取冰盖下基岩岩心并对其进行深入分析,可以推断地壳形成和演变过程、大陆互相碰撞和挤压的历史过程、板块构造理论等,从而了解南极内陆地质构造历史,研究南极冰层的冻融、滑移和变形速度,以及冰川动力学及气候变化都具有非常重要的意义。目前,尚且没有任何一个国家在南极内陆成功钻取冰下沉积岩样品。由于极地地表及冰川极低的温度,交通困难,物资贫乏,天气恶劣,地层环境复杂等不利条件,给钻进工作带来了很大的难度。而极地每个工作季的时间短暂,采用常规方法钻进想要钻穿冰盖到达基岩界面往往需要几年甚至几十年时间,想要获得多个孔位的岩心更是难上加难。研制可快速钻至冰岩界面并完成基岩采样的钻进设备迫在眉睫。本专利技术提供一种极地冰下基岩热水取心钻进方法及装置。该方法及装置可与热水钻系统相结合使用,先期采用热水钻快速钻穿冰盖到达冰岩界面,然后改为采用本专利技术的热水取心钻具进行基岩取心钻进,达到快速高效采样目的。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种极地冰下基岩热水取心钻进方法。本专利技术的另一目的提供一种极地冰下基岩热水取心钻进装置。本专利技术之一种极地冰下基岩热水取心钻进方法是:采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成基岩取心钻进,孔底动力装置可为螺杆马达或涡轮马达,热水采用管路输送至孔底钻具,同时采用电缆为钻具内传感器及通讯模块进行供电,并实现地表对孔内钻进参 ...
【技术保护点】
一种极地冰下基岩热水取心钻进方法,该方法是:采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成基岩取心钻进,孔底动力装置可为螺杆马达或涡轮马达,热水采用管路输送至孔底钻具,同时采用电缆为钻具内传感器及通讯模块进行供电,并实现地表对孔内钻进参数的监测;岩石钻进钻头采用仿生金刚石钻头,通过回转磨削向下钻进,同时钻进产生的岩屑被热水带离孔底,并沿钻具与孔壁环状间隙上返,钻具上方设计由专门的岩屑收集装置,该装置利用流体力学理论进行设计,岩屑收集装置上部钻具直径变小,当携带有岩屑的热水流经岩屑收集装置,热水流速降低,岩屑依靠重力下落至岩屑收集装置内,在钻具上方设计反扭装置,防止上部钻具在钻头钻进时发生转动。
【技术特征摘要】
1.一种极地冰下基岩热水取心钻进方法,该方法是:采用热水作为动力介质驱动孔底钻具回转进而完成基岩取心钻进,孔底动力装置可为螺杆马达或涡轮马达,热水采用管路输送至孔底钻具,同时采用电缆为钻具内传感器及通讯模块进行供电,并实现地表对孔内钻进参数的监测;岩石钻进钻头采用仿生金刚石钻头,通过回转磨削向下钻进,同时钻进产生的岩屑被热水带离孔底,并沿钻具与孔壁环状间隙上返,钻具上方设计由专门的岩屑收集装置,该装置利用流体力学理论进行设计,岩屑收集装置上部钻具直径变小,当携带有岩屑的热水流经岩屑收集装置,热水流速降低,岩屑依靠重力下落至岩屑收集装置内,在钻具上方设计反扭装置,防止上部钻具在钻头钻进时发生转动。2.一种极地冰层热水取心钻进装置,其特征在于:包括热水管(1)、电缆(2)、电缆终端(3)、触底检测机构(4)、分水接头(5)、反扭装置(6)、电气舱(12)、岩屑管(13)、螺杆马达(15)及下部双管钻具和钻头(28),热水管(1)和电缆(2)捆绑一起下放,热水管(1)为热水通道,地表热水通过热水管(1)送至钻具,电缆(2)为钻具提供电力,并完成地表与钻具的信号通讯;电缆终端(3)用于连接电缆(2)与钻具,触底检测机构(4)安装有位移传感器和弹簧机构,通过位移传感器检测弹簧压缩量,从而计算得出电缆(2)承受的拉力值,当电缆(2)上承受拉力等于重力时,表明钻具处于悬吊状态,当电缆(2)上承受拉力小于重力时,说明钻具已经到达孔底,此时即可通水进行钻进;分水接头(5)与热水管(1)相连,用于将热水管(1)中热水导入钻具内部;反扭装置(6)为板状反扭类型,沿径向均布三根矩形反扭板,每根反扭板由反扭片(8)和热熔片(9...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨阳,达拉拉伊,范晓鹏,曹品鲁,张楠,王如生,宫达,刘刚,刘安,李枭,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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