CN101694424B - 月球月壤浅层钻孔取心钻具 - Google Patents
月球月壤浅层钻孔取心钻具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101694424B CN101694424B CN2009102723926A CN200910272392A CN101694424B CN 101694424 B CN101694424 B CN 101694424B CN 2009102723926 A CN2009102723926 A CN 2009102723926A CN 200910272392 A CN200910272392 A CN 200910272392A CN 101694424 B CN101694424 B CN 101694424B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coring
- drilling
- drill bit
- moon
- lunar soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，涉及月球松散层月壤钻探取样方法，本发明方法针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的取心方法，实施本发明方法的钻具的螺杆钻头下部为钻头叶片，上部轴承座与轴承静配合连接，连接套与轴承固定连接，取心套管通过其外管口上端与连接套的螺纹连接而套装在螺杆钻头外围，由取心套管的内管口集取岩心，本发明技术创新，技术效果突出，本发明将传统的钻内管取心方法的最大取心率30.7％提高到95％以上，全面解决了松散砂粒层中取心的难题，为探月地质研究提供了一种可行的月壤浅层钻孔取心方法和实施钻具。
Description
技术领域
本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，属地质钻探领域，具体涉及月球松散层月壤钻探取样方法。
背景技术
目前用于地球地质钻探领域的取心的方法都是用取心钻头(即钻头具有内径和外径)，随着钻头旋转往下钻进，岩心从钻头内径进入其内，钻头上方装有岩心管，然后利用卡心装置将进入岩心管的岩心锁紧在岩心管内而提出地面获取岩心。取心方式一般采用单动单管或单动双管。
单动单管钻头钻进：当岩心装满岩心管后采用卡料，利用卡料与岩心之间的摩擦力卡紧岩心，从而拉断岩心提取岩心的方式。
单动双管钻头钻进：主要是采用卡簧、卡簧座。岩心通过卡簧座进入岩心管，当岩心管装满岩心后钻具上升卡簧座也随之上升，这时卡簧座内孔的锥度就会挤压卡簧，卡簧收缩对岩心产生楔紧力，拔断岩心从而获取岩心。
无论是单动单管还是单动双管，均是在一定胶结性的岩层中获取岩心。当在没有胶结性的砂粒中钻进时这两种方式均不适用。
随着当今空间技术的发展和世人对月球探索的深入，人们对于月球的了解也越来越多，众所周知，月球岩石与地球岩石有很大区别，月球表面覆盖着一层松散层，由岩石碎块、角砾状岩块、砂和尘土组成，称为月壤。在月海中月壤厚为2～10米，在月陆上月壤厚达20米。它是月球外层的岩石受陨石撞击破碎以及因昼夜温差变化悬殊发生胀缩差异崩碎而成。月球上没有水，因此月岩极其干燥。而在地球上，即使是最干燥地区形成的岩石总是会以物理和化学方式含有一定量的水份，因此，当前适用于地球地质钻探领域的钻取岩心的方法及钻具，匀不能满足探月工程的月壤浅层取心需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种月球月壤浅层钻孔取心方法，以解决从月球极为干燥松散的浅层月壤钻取岩心的问题。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，是针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的取心方法。
实施本发明方法的钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头下部为钻头叶片，上部阶梯式轴承座与轴承静配合连接，连接套与轴承固定连接，轴承底部连接有轴承盖，取心套管通过其外管口上端与连接套的螺纹连接而套装在螺杆钻头外围，取心套管内管口高度低于钻头叶片段高度。
本发明技术创新，技术效果突出，本发明钻外管取心方法和传统的钻内管取心方式相比，将传统的钻内管取心方法的最大取心率30.7％提高到95％以上，试验数据参见附表1、2所示，全面解决了松散砂粒层中取心的难题，为探月地质研究提供了切实可行的月壤浅层钻孔取心方法和实施钻具。
附图说明
图1本发明钻具结构示意图
图2本发明钻具螺杆钻头示意图
图3本发明钻具连接套示意图
图4本发明钻具取心套管主视图
图5本发明钻具取心套管俯视图
图6本发明钻具轴承盖主视图
图7本发明钻具轴承盖仰视图
具体实施方式
现结合附图进一步说明本发明是如何实施的：
本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，是针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的钻外管取心方法。
实施本发明方法的钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头5下部为钻头叶片5-1，两个轴承1静配合连接在螺杆钻头5上部的阶梯式轴承座5-2，连接套2与轴承1固定连接，取心套管4外管口上端LY段与连接套2的LN段螺纹连接而套装在螺杆钻头5外围，取心套管4内管口高度适度低于钻头叶片高度，实施取心作业时，将螺杆钻头5的顶端螺纹5-3与钻机设备连接。
在1米的干河沙中，按发明方法和钻具进行了模拟月壤(散松砂子)取心试验，当钻头旋转钻进时，在一定压力作用下钻头5向下移动，岩心沿螺杆钻头5-1叶片斜面向上移动，钻头底部形成空隙，取心套管4随钻头向下移动，由于取心套管4通过连接套2与螺杆钻头5上部轴承1相对固定，故而当钻头旋转钻进时，仅螺杆钻头单独旋转，而取心套管4只前移不旋转。
当岩心(砂子)沿螺杆叶片5-1斜面上升到一定高度，在重力作用下岩心则从取心套管4内管口进入取心套管4内，连续钻进岩心不断进入管内，直到取心套管4内装满岩心为止，再随钻具一起从壤中退出，而取出岩心。由于轴承1底部装有轴承盖，故在钻进时避免砂子等异物进入轴承，以提高轴承的使用寿命。
本发明钻具采用高耐磨材料制造。
数据见以下附表
附表1现有技术管内取芯方法试验数据
| 条件 (模拟月 壤) | 转数 min | 钻速 mm/mi n | 纯钻时 间 min | 进 尺 mm | 岩芯长 度 mm | 取芯 率％ |
| 干河沙 | 25 | 4 | 76 | 293 | 71 | 24.2 |
| 干河沙 | 25 | 10 | 30 | 311 | 82 | 26.3 |
| 干河沙 | 25 | 15.75 | 19 | 299 | 70 | 23.4 |
| 干河沙 | 63 | 10.08 | 30 | 299 | 75 | 25 |
| 干河沙 | 63 | 25.2 | 12 | 306 | 94 | 30.7 |
| 干河沙 | 63 | 39.69 | 8 | 306 | 81 | 26.4 |
| 干河沙 | 160 | 25.6 | 13 | 313 | 59 | 18.8 |
| 干河沙 | 160 | 64 | 5 | 313 | 78 | 24.9 |
| 干河沙 | 160 | 100 | 4 | 296 | 70 | 23.6 |
附表2本发明方法取样试验数据记录
| 条件 | 模拟月壤 | 钻速 r/min | 进给量 mm/min | 纯钻时间 min | 进尺 mm | 重量 g | 取芯率 ％ | 备注 |
| 单动 管内部装砂 | 干河沙 | 100 | 20 | 9 | 167 | 416 | 100 | |
| 单动 管内部装砂 | 干河沙 | 100 | 10 | 16 | 158 | 393 | 100 | |
| 单动 管内部装砂 | 干河沙 | 100 | 16 | 10 | 158 | 393 | 100 | |
| 单动 管内部装砂 | 干河沙 | 100 | 15.75 | 11 | 173 | 431 | 100 |
Claims (2)
1.月球土壤浅层钻孔取心钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头(5)下部为钻头叶片(5-1)段，其上部阶梯式轴承座(5-2)与轴承(1)静配合连接，连接套(2)与轴承(1)固定连接，取心套管(4)通过其外管口上端与连接套(2)的螺纹连接而套装在螺杆钻头(5)外围，取心套管(4)的内管口高度低于钻头叶片段(5-1)的高度。
2.根据权利要求1所述的月球土壤浅层钻孔取心钻具，其特征在于轴承(1)底部连接有轴承盖(3)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102723926A CN101694424B (zh) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | 月球月壤浅层钻孔取心钻具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102723926A CN101694424B (zh) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | 月球月壤浅层钻孔取心钻具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101694424A CN101694424A (zh) | 2010-04-14 |
| CN101694424B true CN101694424B (zh) | 2011-09-14 |
Family
ID=42093409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009102723926A Expired - Fee Related CN101694424B (zh) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | 月球月壤浅层钻孔取心钻具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101694424B (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102169124B (zh) * | 2010-12-30 | 2012-11-28 | 东南大学 | 一种行星土壤转移及防尘密封装置 |
| CN102116710B (zh) * | 2011-02-24 | 2012-08-22 | 武汉地大长江钻头有限公司 | 月球月壤钻孔孔外取芯装置 |
| CN102331357B (zh) * | 2011-05-31 | 2013-01-23 | 中国地质大学（武汉） | 采收一体螺旋连续自容式采集器 |
| CN102721572B (zh) * | 2012-06-18 | 2013-12-04 | 哈尔滨工业大学 | 双层软袋钻探取心采样机构 |
| CN103512772B (zh) * | 2012-06-27 | 2015-07-08 | 哈尔滨工业大学 | 多片卷簧片取样软袋封口机构 |
| CN102735494B (zh) * | 2012-07-19 | 2015-04-01 | 哈尔滨工业大学 | 螺旋集输式月球表层样品采集封装装置 |
| CN102735495B (zh) * | 2012-07-19 | 2014-05-21 | 哈尔滨工业大学 | 百叶窗式月球表层样品采集封装装置 |
| CN102735493B (zh) * | 2012-07-19 | 2014-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 振动压实式月球表层样品采集封装装置 |
| CN103837372B (zh) * | 2014-03-05 | 2016-01-20 | 北京航空航天大学 | 一种带取芯管的多杆深层采样器取样钻具 |
| CN105510078B (zh) * | 2015-11-27 | 2018-10-09 | 北京卫星制造厂 | 一种内置式软质月壤样品取样机构 |
| CN109470507B (zh) * | 2017-09-08 | 2020-11-13 | 哈尔滨工业大学 | 螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置 |
| CN107515134B (zh) * | 2017-10-11 | 2020-08-28 | 哈尔滨工业大学 | 螺旋栅格式防卡滞密封结构 |
| CN110159264A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-08-23 | 高强 | 一种地质勘探用硬岩土层取样钻头 |
| CN110132634B (zh) * | 2019-06-11 | 2023-12-29 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器 |
| CN111579287B (zh) * | 2020-06-18 | 2023-01-31 | 河南理工大学 | 一种可分层取样的铝土矿取样装置 |
| CN112729923B (zh) * | 2021-01-15 | 2023-06-23 | 创业黑马(江苏)科技有限公司 | 一种沙漠地域资源勘探车 |
| CN114348304B (zh) * | 2021-12-23 | 2022-12-06 | 深圳大学 | 一种用于月基连续取芯的护壁、装备以及方法 |
| CN114278303B (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 行星多功能取芯钻头、取芯方法及取芯系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU742576A1 (ru) * | 1978-04-06 | 1986-10-30 | Специальное Конструкторское Бюро Научно-Производственного Объединения "Геотехника" | Колонковый снар д со съемным керноприемником |
| CN101109674A (zh) * | 2007-08-30 | 2008-01-23 | 北京航空航天大学 | 月球土壤采样器 |
-
2009
- 2009-10-13 CN CN2009102723926A patent/CN101694424B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU742576A1 (ru) * | 1978-04-06 | 1986-10-30 | Специальное Конструкторское Бюро Научно-Производственного Объединения "Геотехника" | Колонковый снар д со съемным керноприемником |
| CN101109674A (zh) * | 2007-08-30 | 2008-01-23 | 北京航空航天大学 | 月球土壤采样器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 鄢泰宁等.试论月球表面钻探取样的难点与关键技术.《地质科技情报》.2004,第23卷(第4期),第13页，图1-2. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101694424A (zh) | 2010-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101694424B (zh) | 月球月壤浅层钻孔取心钻具 | |
| CN102116710B (zh) | 月球月壤钻孔孔外取芯装置 | |
| US10745973B2 (en) | Securing mechanism for a drilling element on a downhole drilling tool | |
| CN106677701B (zh) | 一种基于绳索取心钻具的工程地质钻探施工方法 | |
| CN105683483A (zh) | 包括其中定位有可旋转球的低摩擦量规垫的井下钻井工具 | |
| WO2012066325A3 (en) | Method of and apparatus for drilling a subterranean borehole | |
| CN100354498C (zh) | 空气潜孔锤取心跟管钻具 | |
| NO311047B1 (no) | Anordning for alternerende kjerneboring og boring av en underjordisk formasjon | |
| CN201096646Y (zh) | 双管螺旋钻 | |
| CN112593882B (zh) | 一种具有复合功能的绳索定向取心钻进装置 | |
| CN102678059B (zh) | 机械式钻具蓄能保护工具 | |
| CN102418520A (zh) | 锁水型松散地层取样钻具 | |
| CN205503067U (zh) | 一种取芯筒 | |
| CN101718183A (zh) | 地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具 | |
| CN105604489B (zh) | 液压高频正反冲击钻头能量发生器及应用方法 | |
| CN102536160A (zh) | 一种尾管固井用球座式胶塞系统 | |
| CN202596585U (zh) | 机械式钻具蓄能保护工具 | |
| CN108625809A (zh) | 一种随钻修复井壁的稳定器 | |
| CN104405320A (zh) | 一种储气取心工具 | |
| CN210439970U (zh) | 一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头 | |
| CN202249737U (zh) | 旋转取芯钻具 | |
| CN202018390U (zh) | 月球月壤钻孔孔外取芯装置 | |
| CN203285360U (zh) | 一种地震勘探复合钻井钻杆 | |
| CN203847013U (zh) | 一种石油螺杆钻具 | |
| CN204476288U (zh) | 一种抗砾石钻头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Dafo Inventor after: Li Tianming Inventor after: Chen Hongjun Inventor after: Liu Hongqi Inventor after: Lei Yan Inventor after: Xu Shaoning Inventor before: Li Tianming Inventor before: Li Dafo Inventor before: Chen Hongjun Inventor before: Liu Hongqi Inventor before: Xu Shaoning |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI TIANMING LI DAFU CHEN HONGJUN LIU HONGQI XU SHAONING TO: LI DAFU LI TIANMING CHEN HONGJUN LIU HONGQI LEI YAN XU SHAONING |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110914 Termination date: 20181013 |