申請號：201710300564.0
　　申請人：吉林大學
　　發明人：楊陽 達拉拉伊 范曉鵬 曹品魯 張楠 王如生 宮達 劉剛 劉安 李梟

　　摘要： 本發明公開了一種極地冰下基巖熱水取心鉆進方法及裝置，裝置包括熱水管、電纜、電纜終端、觸底檢測機構、分水接頭、反扭裝置、電氣艙、巖屑管、螺桿馬達及下部雙管鉆具和鉆頭；方法是采用熱水作為動力介質驅動孔底鉆具回轉進而完成基巖取心鉆進，熱水采用管路輸送至孔底鉆具，同時采用電纜為鉆具內傳感器及通訊模塊進行供電，并實現地表對孔內鉆進參數的監測；巖石鉆進鉆頭通過回轉磨削向下鉆進，同時鉆進產生的巖屑被熱水帶離孔底，并沿鉆具與孔壁環狀間隙上返；本發明很好地解決了極地冰下基巖快速取心鉆探技術難題，通過與熱水鉆相結合，可快速鉆穿冰蓋到達冰下基巖界面，并更換基巖熱水取心鉆具完成巖心取樣鉆進。 　　主權利要求：1.一種極地冰下基巖熱水取心鉆進方法，該方法是：采用熱水作為動力介質驅動孔底鉆具回轉進而完成基巖取心鉆進，孔底動力裝置可為螺桿馬達或渦輪馬達，熱水采用管路輸送至孔底鉆具，同時采用電纜為鉆具內傳感器及通訊模塊進行供電，并實現地表對孔內鉆進參數的監測；巖石鉆進鉆頭采用仿生金剛石鉆頭，通過回轉磨削向下鉆進，同時鉆進產生的巖屑被熱水帶離孔底，并沿鉆具與孔壁環狀間隙上返，鉆具上方設計由專門的巖屑收集裝置，該裝置利用流體力學理論進行設計，巖屑收集裝置上部鉆具直徑變小，當攜帶有巖屑的熱水流經巖屑收集裝置，熱水流速降低，巖屑依靠重力下落至巖屑收集裝置內，在鉆具上方設計反扭裝置，防止上部鉆具在鉆頭鉆進時發生轉動。
　　2.一種極地冰層熱水取心鉆進裝置，其特征在于：包括熱水管(1)、電纜(2)、電纜終端(3)、觸底檢測機構(4)、分水接頭(5)、反扭裝置(6)、電氣艙(12)、巖屑管(13)、螺桿馬達(15)及下部雙管鉆具和鉆頭(28)，熱水管(1)和電纜(2)捆綁一起下放，熱水管(1)為熱水通道，地表熱水通過熱水管(1)送至鉆具，電纜(2)為鉆具提供電力，并完成地表與鉆具的信號通訊；電纜終端(3)用于連接電纜(2)與鉆具，觸底檢測機構(4)安裝有位移傳感器和彈簧機構，通過位移傳感器檢測彈簧壓縮量，從而計算得出電纜(2)承受的拉力值，當電纜(2)上承受拉力等于重力時，表明鉆具處于懸吊狀態，當電纜(2)上承受拉力小于重力時，說明鉆具已經到達孔底，此時即可通水進行鉆進；分水接頭(5)與熱水管(1)相連，用于將熱水管(1)中熱水導入鉆具內部；反扭裝置(6)為板狀反扭類型，沿徑向均布三根矩形反扭板，每根反扭板由反扭片(8)和熱熔片(9)組成，熱熔片(9)內埋置有加熱元件(10)，加熱元件(10)通過加熱元件電纜(11)與電氣艙(12)相連；反扭片(8)和熱熔片(9)分別采用螺釘(7)固定在反鈕裝置外管上；電氣艙(12)為耐高壓密封艙，內部填充常壓空氣，鉆具內信號采集及通訊模塊均安裝在電氣艙(12)內，且安裝有溫度和壓力傳感器，用于對鉆具內熱水溫度和水壓進行檢測；巖屑管固定座(14)與反扭裝置(6)相連，巖屑管(13)通過螺紋連接在巖屑管固定座(14)上；螺桿馬達(15)為鉆具回轉動力源，螺桿馬達(15)外殼與巖屑管固定座(14)相連，在鉆進時保持不轉動，螺桿馬達內螺桿在熱水驅動下回轉并通過螺桿馬達輸出軸(16)與下部鉆具相連，驅動下部鉆具和鉆頭(28)回轉切削完成鉆進取樣；螺桿馬達(15)具有外管(17)；下部鉆具包括旋轉接頭(19)、密封圈(20)、軸承(21)、軸承擋環(22)、單動接頭(23)、鎖緊螺母(24)、單向球閥(25)、鉆具外管(26)和巖心管(27)，旋轉接頭(19)上部通過平鍵(18)與螺桿馬達輸出軸(16)相連，鉆具外管(26)通過螺紋與旋轉接頭(19)連接，螺桿馬達輸出軸(16)、旋轉接頭(19)、鉆具外管(26)和鉆頭(28)保持同步轉動；巖心管(27)通過螺紋與單動接頭(23)相連，單動接頭(23)內由兩套軸承(21)與旋轉接頭(19)心軸配合，兩套軸承(21)之間由軸承檔環(22)進行限位；密封圈(20)可保證熱水不會從單動接頭(23)和旋轉接頭(19)之間間隙進入冰心管；旋轉接頭(19)下部加工由螺紋，通過鎖緊螺母(24)可實現對單動接頭(23)的限位；鉆頭(28)通過螺紋連接在鉆具外管(26)底部。