CN111236838A - 一种冰层孔壁取心系统及取心方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰层孔壁取心系统及取心方法,取心系统包括有发电机、地表控制系统和孔壁取心钻具，其中发电机与地表控制系统相连接，地表控制系统通过铠装电缆与孔壁取心钻具相连接，取心方法为：第一步、下放孔壁取心钻具到达孔内指定位置；第二步、地表控制系统向孔内电器单元发出指令，停止向支撑电动推杆供电；第三步、地表控制系统通过孔内电器单元停止向取心电动推杆供电；第四步、带动热熔钻头在冰层内下行热熔取心；第五步、给热熔钻头断电使热熔钻头停止工作；第六步、支撑电动推杆内的推杆收回至套管内；第七步、完成取心作业。有益效果：结构简单紧凑、重量轻、尺寸小、方便运输，对环境无污染，地表设备可与现有钻进设备共用。

Description

一种冰层孔壁取心系统及取心方法

技术领域

本发明涉及一种取心系统及取心方法，特别涉及一种冰层孔壁取心系统及取心方法。

背景技术

目前，极地冰层中蕴藏着大量的微生物、微小动植物肢体、火山灰微粒以及大气中包裹的各种微尘，记录着远古时代的大气组成，通常用来研究过去气候的变化情况。深部冰心能够提供精确的古老气候信息，古气候环境的许多问题都可以通过冰心研究加以解决。因此，冰心数据是研究过去气候变化和预测未来气候变迁的重要依据。

随着极地科学研究的快速发展，对冰心的需求日益增加，尤其是在某一井段获得额外冰心，已引起科学家们的广泛关注。其一，对于科学家感兴趣的井段，冰心需要检测的参数组合大幅度增加，需要不断增加冰心样本数量；其二，在给定区域获得额外冰心，是证明冰心分析结论的最有效的方法；其三，当主孔钻进作业出现复杂情况时，可进行重复补心，防止某一层位的冰心缺失。因此，冰心研究一直并继续需要高度不均衡分布的冰心样品，而通过孔壁定向取心技术，在给定井段进行侧向钻进，是获得额外冰心的最经济、最有效的方法之一。受钻具挠度、钻头结构形式等方面的限制，常规油气井造斜方法进行冰层孔壁定向钻进异常困难，现场作业极为不便，需要一种适用于极地复杂环境的冰层钻孔孔壁取心钻具和取心方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决常规油气井造斜方法进行冰层孔壁定向钻进取冰心异常困难以及现场作业极为不便的问题，而提供的一种冰层孔壁取心系统及取心方法。

本发明提供的冰层孔壁取心系统包括有发电机、地表控制系统和孔壁取心钻具，其中发电机与地表控制系统相连接，地表控制系统通过铠装电缆与孔壁取心钻具相连接，发电机通过地表控制系统为孔壁取心钻具提供电力，地表控制系统控制孔壁取心钻具的工作。

地表控制系统与孔壁取心钻具相连接的铠装电缆绕设在绞车上，绞车与孔壁取心钻具之间设置有导向架，铠装电缆通过导向架与孔壁取心钻具相连接，发电机、地表控制系统、绞车和导向架均装配在雪橇上，雪橇还连接有雪地车，雪橇由雪地车牵引移动。

地表控制系统内设置有信号接收发送单元、信号处理单元和控制单元，其中信号接收发送单元与信号处理单元相连接，信号接收发送单元能够把收到的数据实时传输给信号处理单元进行处理，信号处理单元与控制单元相连接，信号处理单元能够把处理后的信号实时传输给控制单元，控制单元还与信号接收发送单元相连接，控制单元能够把信号处理单元处理后的数据通过信号接收发送单元向外传输，信号接收发送单元与孔壁取心钻具相连接，控制单元通过信号接收发送单元控制孔壁取心钻具的工作。

孔壁取心钻具为套管结构，套管的内腔从上至下依次设有悬挂系统工作腔、电器单元工作腔、支撑系统工作腔、钻进系统工作腔和取心系统工作腔，其中悬挂系统工作腔的顶端螺接有电缆悬挂接头，铠装电缆穿设在电缆悬挂接头内，电缆悬挂接头内还装配有电缆固定块用于铠装电缆的固定，电器单元工作腔的腔体内装配有孔内电器单元，孔内电器单元通过铠装电缆与地表控制系统相连接，地表控制系统控制孔内电器单元的工作，支撑系统工作腔内设置有支撑电动推杆，对应支撑电动推杆的套管侧壁上开设有通孔，支撑电动推杆内设置的推杆能够穿过通孔伸出套管壁的外部以支撑固定套管，孔内电器单元能够根据地表控制系统指令向支撑电动推杆供电驱动支撑电动推杆内的推杆进行伸缩运动，支撑电动推杆上装配有第一位移传感器，第一位移传感器与孔内电器单元相连接，第一位移传感器能够把支撑电动推杆内推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，钻进系统工作腔内装配钻进电动推杆，钻进电动推杆竖直安装，钻进电动推杆的下端穿过钻进系统工作腔的底部位于取心系统工作腔内，孔内电器单元能够根据地表控制系统的指令向钻进电动推杆供电，驱使钻进电动推杆内设置的竖直推杆在取心系统工作腔内上下移动，钻进电动推杆上装配有第二位移传感器，第二位移传感器与孔内电器单元相连接，第二位移传感器能够把钻进电动推杆内的竖直推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，钻进电动推杆的竖直推杆底端连接有取心电动推杆，取心电动推杆水平设置，取心系统工作腔部位的套管一侧外壁上开设有敞口，取心电动推杆内装配的水平推杆能够伸出敞口进行左右移动，水平推杆的外端装配有热熔钻头，取心电动推杆上装配有第三位移传感器，第三位移传感器和热熔钻头均与孔内电器单元相连接，孔内电器单元根据地表控制系统的指令向热熔钻头和取心电动推杆供电并控制取心电动推杆和热熔钻头的工作，第三位移传感器能够把取心电动推杆内水平推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，发电机通过地表控制系统和孔内电器单元向支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆、热熔钻头、第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器提供电力，套管的底部螺接有锥形接头。

孔内电器单元内设置有信号输入模块、信号处理模块和信号输出模块，其中信号输入模块与信号处理模块相连接，信号处理模块还与信号输出模块相连接，信号输入模块能够把接收到的数据实时传输给信号处理模块进行处理，信号处理模块把接收到的数据处理后发送给信号输出模块向外传输，信号输入模块与地表控制系统中的信号接收发送单元相连接，信号输入模块能够实时接收信号接收发送单元的传输数据，信号输入模块还与第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器相连接，信号输入模块能够实时接收第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器传输的位移数据，信号输出模块与地表控制系统内的信号接收发送单元相连接，信号输出模块能够把数据实时传输给地表控制系统内的信号接收发送单元，信号输出模块还与支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆和热熔钻头相连接，信号输出模块控制支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆和热熔钻头的工作。

热熔钻头为圆管结构，圆管的侧壁内装配有加热电阻，加热电阻的外侧套设有导热外管，加热电阻对应圆管内腔侧设置有隔热管，圆管的底部设置有导热体，加热电阻与孔内电器单元相连接，加热电阻由孔内电器单元控制工作。

上述的发电机、信号接收发送单元、信号处理单元、控制单元、支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、信号输入模块、信号处理模块和信号输出模块均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明提供的冰层孔壁取心方法，其方法如下所述：

第一步、利用地表绞车和铠装电缆下放孔壁取心钻具到达孔内指定位置；

第二步、通过地表控制系统经孔壁取心钻具内的孔内电器单元向支撑电动推杆供电，支撑电动推杆启动，支撑电动推杆内装配的推杆伸出套管外壁并切入孔壁冰层，固定孔壁取心钻具，支撑电动推杆内的推杆到达预定位置后，第一位移传感器发出信号，经孔内电器单元和铠装电缆将信号传输至地表控制系统，地表控制系统向孔内电器单元发出指令，停止向支撑电动推杆供电，进而停止其工作；

第三步、地表控制系统通过孔内电器单元向取心电动推杆和热熔钻头供电，取心电动推杆和热熔钻头开始工作，热熔钻头侧向和底唇面融冰并在取心电动推杆内的水平推杆推动下进入冰层，到达预定位置后，第三位移传感器发出信号并经孔内电器单元和铠装电缆将信号传递至地表控制系统，地表控制系统通过孔内电器单元停止向取心电动推杆供电，进而停止取心电动推杆内的水平推杆的运动；

第四步、地表控制系统通过孔内电器单元向钻进电动推杆供电，驱使钻进电动推杆内的竖直推杆下行，进而带动热熔钻头在冰层内下行热熔取心；

第五步、达到取心长度后，第二位移传感器发号指令，经由孔内电器单元和铠装电缆传输至地表控制系统，此时地表控制系统通过孔内电器单元向钻进电动推杆供电，钻进电动推杆内的竖直推杆上行到指定位置后，第二位移传感器发出信号，地表控制系统指令钻进电动推杆停止钻进，并给热熔钻头断电使热熔钻头停止工作，此时热熔钻头位于冰心中上位置；

第六步、地表控制系统通过孔内电器单元向取心电动推杆供电，驱使取心电动推杆内的水平推杆回拉，水平推杆拉断冰心并将其收回到套管的取心系统工作腔内，冰心到位后根据第三位移传感器的信号，孔内电器单元停止向取心电动推杆供电；同时，地表控制系统指令孔内电器单元向支撑电动推杆供电，支撑电动推杆内的推杆收回至套管内；

第七步、利用铠装电缆将孔壁取心钻具提至地表，完成取心作业。

本发明的有益效果：

本发明提供的冰层孔壁取心系统结构简单紧凑、重量轻、尺寸小、方便运输，对环境无污染，地表设备可与现有钻进设备共用，只需添加控制系统和改变孔内钻具即可实现预定位置冰壁取心，可在钻孔作业任意时间段进行孔壁补心工作，操作极为方便，大幅降低了极地后勤保障负担。取心作业可通过对各电动推杆的精确控制自动完成，取心方法简单、可靠，钻进速度快、效率高，有利于极地环境下采用。

附图说明

图1为本发明所述冰层孔壁取心钻进系统整体结构示意图。

图2为本发明所述地表控制系统结构及连接关系框图。

图3为本发明所述冰层孔壁取心钻具结构示意图。

图4为本发明所述孔内电器单元结构及连接关系框图。

图5为本发明所述热熔钻头放大结构示意图。

图6为本发明所述方法中下放钻具工作状态示意图。

图7为本发明所述方法中支撑钻具并融化冰层工作状态示意图。

图8为本发明所述方法中向下钻进工作状态示意图。

图9为本发明所述方法中上提钻头工作状态示意图。

图10为本发明所述方法中回拉冰心和支撑结构工作状态示意图。

图11为本发明所述方法中上提钻具工作状态示意图。

上图中的标注如下：

1、发电机 2、地表控制系统 3、孔壁取心钻具 4、铠装电缆

5、绞车 6、导向架 7、雪橇 8、雪地车 9、信号接收发送单元

10、信号处理单元 11、控制单元 12、套管 13、悬挂系统工作腔

14、电器单元工作腔 15、支撑系统工作腔 16、钻进系统工作腔

17、取心系统工作腔 18、电缆悬挂接头 19、电缆固定块

20、孔内电器单元 21、支撑电动推杆 22、通孔 23、推杆

24、第一位移传感器 25、钻进电动推杆 26、竖直推杆

27、第二位移传感器 28、取心电动推杆 29、敞口 30、水平推杆

31、热熔钻头 32、第三位移传感器 33、锥形接头 34、信号输入模块

35、信号处理模块 36、信号输出模块 37、加热电阻 38、导热外管

39、隔热管 40、导热体。

具体实施方式：

请参阅图1至图11所示：

本发明提供的冰层孔壁取心系统包括有发电机1、地表控制系统2和孔壁取心钻具3，其中发电机1与地表控制系统2相连接，地表控制系统2通过铠装电缆4与孔壁取心钻具3相连接，发电机1通过地表控制系统2为孔壁取心钻具3提供电力，地表控制系统2控制孔壁取心钻具3的工作。

地表控制系统2与孔壁取心钻具3相连接的铠装电缆4绕设在绞车5上，绞车5与孔壁取心钻具3之间设置有导向架6，铠装电缆4通过导向架6与孔壁取心钻具3相连接，发电机1、地表控制系统2、绞车5和导向架6均装配在雪橇7上，雪橇7还连接有雪地车8，雪橇7由雪地车8牵引移动。

地表控制系统2内设置有信号接收发送单元9、信号处理单元10和控制单元11，其中信号接收发送单元9与信号处理单元10相连接，信号接收发送单元9能够把收到的数据实时传输给信号处理单元10进行处理，信号处理单元10与控制单元11相连接，信号处理单元10能够把处理后的信号实时传输给控制单元11，控制单元11还与信号接收发送单元9相连接，控制单元11能够把信号处理单元10处理后的数据通过信号接收发送单元9向外传输，信号接收发送单元9与孔壁取心钻具3相连接，控制单元11通过信号接收发送单元9控制孔壁取心钻具3的工作。

孔壁取心钻具为套管结构，套管12的内腔从上至下依次设有悬挂系统工作腔13、电器单元工作腔14、支撑系统工作腔15、钻进系统工作腔16和取心系统工作腔17，其中悬挂系统工作腔13的顶端螺接有电缆悬挂接头18，铠装电缆4穿设在电缆悬挂接头18内，电缆悬挂接头18内还装配有电缆固定块19用于铠装电缆4的固定，电器单元工作腔14的腔体内装配有孔内电器单元20，孔内电器单元20通过铠装电缆4与地表控制系统2相连接，地表控制系统2控制孔内电器单元20的工作，支撑系统工作腔15内设置有支撑电动推杆21，对应支撑电动推杆21的套管12侧壁上开设有通孔22，支撑电动推杆21内设置的推杆23能够穿过通孔22伸出套管12壁的外部以支撑固定套管12，孔内电器单元20能够根据地表控制系统2的指令向支撑电动推杆21供电驱动支撑电动推杆21内的推杆23进行伸缩运动，支撑电动推杆21上装配有第一位移传感器24，第一位移传感器24与孔内电器单元20相连接，第一位移传感器24能够把支撑电动推杆21内推杆23的位移数据经孔内电器单元20实时传输至地表控制系统2，钻进系统工作腔16内装配钻进电动推杆25，钻进电动推杆25竖直安装，钻进电动推杆25的下端穿过钻进系统工作腔16的底部位于取心系统工作腔17内，孔内电器单元20能够根据地表控制系统2的指令向钻进电动推杆25供电，驱使钻进电动推杆25内设置的竖直推杆26在取心系统工作腔17内上下移动，钻进电动推杆25上装配有第二位移传感器27，第二位移传感器27与孔内电器单元20相连接，第二位移传感器27能够把钻进电动推杆25内的竖直推杆26的位移数据经孔内电器单元20实时传输至地表控制系统2，钻进电动推杆25的竖直推杆26底端连接有取心电动推杆28，取心电动推杆28水平设置，取心系统工作腔17部位的套管12一侧外壁上开设有敞口29，取心电动推杆28内装配的水平推杆30能够伸出敞口29进行左右移动，水平推杆30的外端装配有热熔钻头31，取心电动推杆28上装配有第三位移传感器32，第三位移传感器32和热熔钻头31均与孔内电器单元20相连接，孔内电器单元20根据地表控制系统2的指令向热熔钻头31和取心电动推杆28供电并控制取心电动推杆28和热熔钻头31的工作，第三位移传感器32能够把取心电动推杆28内水平推杆30的位移数据经孔内电器单元20实时传输至地表控制系统2，发电机1通过地表控制系统2和孔内电器单元20向支撑电动推杆21、钻进电动推杆25、取心电动推杆28、热熔钻头31、第一位移传感器24、第二位移传感器27和第三位移传感器32提供电力，套管12的底部螺接有锥形接头33。

孔内电器单元20内设置有信号输入模块34、信号处理模块35和信号输出模块36，其中信号输入模块34与信号处理模块35相连接，信号处理模块35还与信号输出模块36相连接，信号输入模块34能够把接收到的数据实时传输给信号处理模块35进行处理，信号处理模块35把接收到的数据处理后发送给信号输出模块36向外传输，信号输入模块34与地表控制系统2中的信号接收发送单元9相连接，信号输入模块34能够实时接收信号接收发送单元9的传输数据，信号输入模块34还与第一位移传感器24、第二位移传感器27和第三位移传感器32相连接，信号输入模块34能够实时接收第一位移传感器24、第二位移传感器27和第三位移传感器32传输的位移数据，信号输出模块36与地表控制系统2内的信号接收发送单元9相连接，信号输出模块36能够把数据实时传输给地表控制系统2内的信号接收发送单元9，信号输出模块36还与支撑电动推杆21、钻进电动推杆25、取心电动推杆28和热熔钻头31相连接，信号输出模块36控制支撑电动推杆21、钻进电动推杆25、取心电动推杆28和热熔钻头31的工作。

热熔钻头31为圆管结构，圆管的侧壁内装配有加热电阻37，加热电阻37的外侧套设有导热外管38，加热电阻37对应圆管内腔侧设置有隔热管39，圆管的底部设置有导热体40，加热电阻37与孔内电器单元20相连接，加热电阻37由孔内电器单元20控制工作。

上述的发电机1、信号接收发送单元9、信号处理单元10、控制单元11、支撑电动推杆21、钻进电动推杆25、取心电动推杆28、第一位移传感器24、第二位移传感器27、第三位移传感器32、信号输入模块34、信号处理模块35和信号输出模块36均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明提供的冰层孔壁取心方法，其方法如下所述：

第一步、利用地表绞车5和铠装电缆4下放孔壁取心钻具3到达孔内指定位置；

第二步、通过地表控制系统2经孔壁取心钻具3内的孔内电器单元20向支撑电动推杆21供电，支撑电动推杆21启动，支撑电动推杆21内装配的推杆23伸出套管12外壁并切入孔壁冰层，固定孔壁取心钻具3，支撑电动推杆21内的推杆23到达预定位置后，第一位移传感器24发出信号，经孔内电器单元20和铠装电缆4将信号传输至地表控制系统2，地表控制系统2向孔内电器单元20发出指令，停止向支撑电动推杆21供电，进而停止其工作；

第三步、地表控制系统2通过孔内电器单元20向取心电动推杆28和热熔钻头31供电，取心电动推杆28和热熔钻头31开始工作，热熔钻头31侧向和底唇面融冰并在取心电动推杆28内的水平推杆30推动下进入冰层，到达预定位置后，第三位移传感器32发出信号并经孔内电器单元20和铠装电缆4将信号传递至地表控制系统2，地表控制系统2通过孔内电器单元20停止向取心电动推杆28供电，进而停止取心电动推杆28内的水平推杆30的运动；

第四步、地表控制系统2通过孔内电器单元20向钻进电动推杆25供电，驱使钻进电动推杆25内的竖直推杆26下行，进而带动热熔钻头31在冰层内下行热熔取心；

第五步、达到取心长度后，第二位移传感器27发号指令，经由孔内电器单元20和铠装电缆4传输至地表控制系统2，此时地表控制系统2通过孔内电器单元20向钻进电动推杆25供电，钻进电动推杆25内的竖直推杆26上行到指定位置后，第二位移传感器27发出信号，地表控制系统2指令钻进电动推杆25停止钻进，并给热熔钻头31断电使热熔钻头31停止工作，此时热熔钻头31位于冰心中上位置；

第六步、地表控制系统2通过孔内电器单元20向取心电动推杆28供电，驱使取心电动推杆28内的水平推杆30回拉，水平推杆30拉断冰心并将其收回到套管12的取心系统工作腔17内，冰心到位后根据第三位移传感器32的信号，孔内电器单元20停止向取心电动推杆28供电；同时，地表控制系统2指令孔内电器单元20向支撑电动推杆21供电，支撑电动推杆21内的推杆23收回至套管12内；

第七步、利用铠装电缆4将孔壁取心钻具3提至地表，完成取心作业。

Claims (7)

1.一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：包括有发电机、地表控制系统和孔壁取心钻具，其中发电机与地表控制系统相连接，地表控制系统通过铠装电缆与孔壁取心钻具相连接，发电机通过地表控制系统为孔壁取心钻具提供电力，地表控制系统控制孔壁取心钻具的工作。

2.根据权利要求1所述的一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：所述的地表控制系统与孔壁取心钻具相连接的铠装电缆绕设在绞车上，绞车与孔壁取心钻具之间设置有导向架，铠装电缆通过导向架与孔壁取心钻具相连接，发电机、地表控制系统、绞车和导向架均装配在雪橇上，雪橇还连接有雪地车，雪橇由雪地车牵引移动。

3.根据权利要求1所述的一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：所述的地表控制系统内设置有信号接收发送单元、信号处理单元和控制单元，其中信号接收发送单元与信号处理单元相连接，信号接收发送单元能够把收到的数据实时传输给信号处理单元进行处理，信号处理单元与控制单元相连接，信号处理单元能够把处理后的信号实时传输给控制单元，控制单元还与信号接收发送单元相连接，控制单元能够把信号处理单元处理后的数据通过信号接收发送单元向外传输，信号接收发送单元与孔壁取心钻具相连接，控制单元通过信号接收发送单元控制孔壁取心钻具的工作。

4.根据权利要求1所述的一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：所述的孔壁取心钻具为套管结构，套管的内腔从上至下依次设有悬挂系统工作腔、电器单元工作腔、支撑系统工作腔、钻进系统工作腔和取心系统工作腔，其中悬挂系统工作腔的顶端螺接有电缆悬挂接头，铠装电缆穿设在电缆悬挂接头内，电缆悬挂接头内还装配有电缆固定块用于铠装电缆的固定，电器单元工作腔的腔体内装配有孔内电器单元，孔内电器单元通过铠装电缆与地表控制系统相连接，地表控制系统控制孔内电器单元的工作，支撑系统工作腔内设置有支撑电动推杆，对应支撑电动推杆的套管侧壁上开设有通孔，支撑电动推杆内设置的推杆能够穿过通孔伸出套管壁的外部以支撑固定套管，孔内电器单元能够根据地表控制系统指令向支撑电动推杆供电驱动支撑电动推杆内的推杆进行伸缩运动，支撑电动推杆上装配有第一位移传感器，第一位移传感器与孔内电器单元相连接，第一位移传感器能够把支撑电动推杆内推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，钻进系统工作腔内装配钻进电动推杆，钻进电动推杆竖直安装，钻进电动推杆的下端穿过钻进系统工作腔的底部位于取心系统工作腔内，孔内电器单元能够根据地表控制系统的指令向钻进电动推杆供电，驱使钻进电动推杆内设置的竖直推杆在取心系统工作腔内上下移动，钻进电动推杆上装配有第二位移传感器，第二位移传感器与孔内电器单元相连接，第二位移传感器能够把钻进电动推杆内的竖直推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，钻进电动推杆的竖直推杆底端连接有取心电动推杆，取心电动推杆水平设置，取心系统工作腔部位的套管一侧外壁上开设有敞口，取心电动推杆内装配的水平推杆能够伸出敞口进行左右移动，水平推杆的外端装配有热熔钻头，取心电动推杆上装配有第三位移传感器，第三位移传感器和热熔钻头均与孔内电器单元相连接，孔内电器单元根据地表控制系统的指令向热熔钻头和取心电动推杆供电并控制取心电动推杆和热熔钻头的工作，第三位移传感器能够把取心电动推杆内水平推杆的位移数据经孔内电器单元实时传输至地表控制系统，发电机通过地表控制系统和孔内电器单元向支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆、热熔钻头、第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器提供电力，套管的底部螺接有锥形接头。

5.根据权利要求1或4所述的一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：所述的孔内电器单元内设置有信号输入模块、信号处理模块和信号输出模块，其中信号输入模块与信号处理模块相连接，信号处理模块还与信号输出模块相连接，信号输入模块能够把接收到的数据实时传输给信号处理模块进行处理，信号处理模块把接收到的数据处理后发送给信号输出模块向外传输，信号输入模块与地表控制系统中的信号接收发送单元相连接，信号输入模块能够实时接收信号接收发送单元的传输数据，信号输入模块还与第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器相连接，信号输入模块能够实时接收第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器传输的位移数据，信号输出模块与地表控制系统内的信号接收发送单元相连接，信号输出模块能够把数据实时传输给地表控制系统内的信号接收发送单元，信号输出模块还与支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆和热熔钻头相连接，信号输出模块控制支撑电动推杆、钻进电动推杆、取心电动推杆和热熔钻头的工作。

6.根据权利要求4所述的一种冰层孔壁取心系统，其特征在于：所述的热熔钻头为圆管结构，圆管的侧壁内装配有加热电阻，加热电阻的外侧套设有导热外管，加热电阻对应圆管内腔侧设置有隔热管，圆管的底部设置有导热体，加热电阻与孔内电器单元相连接，加热电阻由孔内电器单元控制工作。

7.一种冰层孔壁取心方法，其特征在于：其方法如下所述：

第一步、利用地表绞车和铠装电缆下放孔壁取心钻具到达孔内指定位置；

第二步、通过地表控制系统经孔壁取心钻具内的孔内电器单元向支撑电动推杆供电，支撑电动推杆启动，支撑电动推杆内装配的推杆伸出套管外壁并切入孔壁冰层，固定孔壁取心钻具，支撑电动推杆内的推杆到达预定位置后，第一位移传感器发出信号，经孔内电器单元和铠装电缆将信号传输至地表控制系统，地表控制系统向孔内电器单元发出指令，停止向支撑电动推杆供电，进而停止其工作；

第三步、地表控制系统通过孔内电器单元向取心电动推杆和热熔钻头供电，取心电动推杆和热熔钻头开始工作，热熔钻头侧向和底唇面融冰并在取心电动推杆内的水平推杆推动下进入冰层，到达预定位置后，第三位移传感器发出信号并经孔内电器单元和铠装电缆将信号传递至地表控制系统，地表控制系统通过孔内电器单元停止向取心电动推杆供电，进而停止取心电动推杆内的水平推杆的运动；

第四步、地表控制系统通过孔内电器单元向钻进电动推杆供电，驱使钻进电动推杆内的竖直推杆下行，进而带动热熔钻头在冰层内下行热熔取心；

第五步、达到取心长度后，第二位移传感器发号指令，经由孔内电器单元和铠装电缆传输至地表控制系统，此时地表控制系统通过孔内电器单元向钻进电动推杆供电，钻进电动推杆内的竖直推杆上行到指定位置后，第二位移传感器发出信号，地表控制系统指令钻进电动推杆停止钻进，并给热熔钻头断电使热熔钻头停止工作，此时热熔钻头位于冰心中上位置；

第六步、地表控制系统通过孔内电器单元向取心电动推杆供电，驱使取心电动推杆内的水平推杆回拉，水平推杆拉断冰心并将其收回到套管的取心系统工作腔内，冰心到位后根据第三位移传感器的信号，孔内电器单元停止向取心电动推杆供电；同时，地表控制系统指令孔内电器单元向支撑电动推杆供电，支撑电动推杆内的推杆收回至套管内；

第七步、利用铠装电缆将孔壁取心钻具提至地表，完成取心作业。

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