CN113236165A - 便携式岩芯采样套件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种便携式岩芯采样套件，由于通过取芯圆筒直接套接岩芯，不需要成像设备来对断裂面进行定位，也不用担心浆液的产生而对视野产生影响，降低了采样成本和操作难度，不需要使用套索或套环来对岩芯进行套取，用取芯圆筒直接套接岩芯能保证岩芯的完整性，避免取样失败，同时整个操作过程简单直接，大幅度提高了整取样效率，能大规模实现海岸、浅滩和出露珊瑚礁岩芯的取样，整个套件的各个装置结构简单轻便，方便携带。
Description
技术领域
本发明涉及岩芯钻取领域，特别涉及一种便携式岩芯采样套件。
背景技术
岩芯采样(drillcore sampling)又称岩芯钻探采样，是以钻探获得的岩芯或矿心为对象所进行的采样工作。它一般用人工或机械的方法，按一定的采样长度，沿岩芯长轴将其劈成两半或四份，然后取其中的一半或四分之一作为样品。决定岩芯采样质量的前提是岩芯采取率的高低，如果确属地质条件使岩芯采取率满足不了采样的要求时，或者因为组成的矿物软硬不一而造成选择性的磨损，使岩芯中的有用矿物发生富集或贫化时，则必须在进行岩芯采样的同时，收集同一孔段的岩粉，以便用两者的分析结果来确定该处的矿石晶位。
海岸、浅滩和出露珊瑚礁的岩芯取样研究，其大多由钻机钻取。通常情况下，低完整性、低强度岩芯可在钻具扭转力及紧裹力的共同作用下套取出来；而完整程度较高的硬质岩石如花岗岩、安山岩，因其颗粒联接紧密，抗压、抗剪强度很高，常规钻机仅靠钻头的磨削与振动很难使岩芯根部与母岩顺利断裂分离，导致钻具磨损严重而取芯率低的困局出现，人力、物力、财力消耗巨大。
现有技术中，公告号为CN103306623A的授权文本，提供了一种完整硬岩中便携式钻机高效取芯方法，通过在孔内定位成像设备的辅助下可精确获取岩芯损伤裂纹位置信息，进而可将套取设备针对性下放至岩芯最佳受力位置，适当调节设备滑动杆使伸缩套环紧固岩芯后便可一次性提拉取出。
但是，在海岸、浅滩和露出珊瑚礁的岩心取样中，需要不断向钻孔内注入水来进行降温，从而在钻孔内形成大量的浆液，若采用上述技术方案，孔内定位成像容易受到浑浊的浆液影响是无法获得较好视野，进而难以定位出岩芯的断裂面；而采用上述现有技术中的套取设备的操作复杂，需要多次操作滑动杆上下滑动来实现对岩芯的套取，在难以定位断裂面的前提下，进一步提升了操作难度。
此外，由于海岸、浅滩和露出珊瑚礁的岩体特点，如果采用上述现有技术中的套取装置，在操作滑动杆如果控制不好力度，容易使得伸缩套环将岩芯切断，若因此而岩芯多次断裂，则导致岩芯碎在钻孔中，使得该钻孔取样工作彻底白费。
发明内容
本发明的目的时提供一种便携式岩芯采样套件，旨在能有效保证岩芯取样过程中不受破坏的前提下，操作更为高效便捷。
上述发明目的，通过如下技术方案实现。
一种便携式岩芯采样套件，包括钻头，用于撬断岩芯的撬断装置，以及用于将所述岩芯取出的取芯装置，其特征在于：
所述取芯装置包括取芯长杆以及用于套接岩芯的取芯圆筒，取芯圆筒的两端分别为开口端和封闭端，取芯长杆固定于取芯圆筒的封闭端，取芯长杆平行于取芯圆筒的轴，在接近取芯圆筒底部的侧壁上相对地设置至少一对向取芯圆筒筒内倾斜的三角形卡口。
上述便携式岩芯采样套件，在钻头钻出的岩芯被撬断装置所撬断，取芯圆筒的外径略小于钻头的外径，取芯装置得以顺利地插入钻孔内，在套接岩芯的过程中，由于取芯圆筒的内径略大于钻头的内径，所述取芯圆筒在套接岩芯后，取芯圆筒与岩芯形成过盈配合，通过取芯长杆轻微地旋转取芯圆筒，使得向筒内略微倾斜的三角形卡口的尖部能嵌入岩芯内，实现对岩芯的固定，从而使得在拔出取芯装置时岩芯能随取芯圆筒的拔出而被取出至钻孔外，进而成功对该岩芯实现完整采样。
上述技术方案，还可以做如下改进。
所述取芯圆筒的开口端设置成环刀结构。
取芯圆筒开口端环刀结构的设置，可以通过用砂轮打磨而成，通过环刀结构，使得取芯圆筒在套接岩芯的过程中，能刮去岩芯侧表面的浮土，使得取芯圆筒更容易与岩芯形成过盈配合。
所述三角形卡口与所述取芯圆筒底部的距离为2～5毫米。
所述撬断装置为一长钢杆，所述长钢杆的末端设置一楔形尖端。
在钻出岩芯后，取出钻头，将长钢杆紧贴钻孔孔壁放入钻孔中，使得楔形尖端插入钻孔底部处岩芯和孔壁之间的缝隙内，锤击长钢杆的另一端，楔形尖端即可将岩芯撬断，使其从岩石上完整分离。
所述楔形尖端夹角为25°～35°，长度为4～5厘米。
本发明相对于现有技术，具备如下有益效果：
(1)由于通过取芯圆筒直接套接岩芯，不需要成像设备来对断裂面进行定位，也不用担心浆液的产生而对视野产生影响，降低了采样成本和操作难度；
(2)不需要使用套索或套环来对岩芯进行套取，用取芯圆筒直接套接岩芯能保证岩芯的完整性，避免取样失败，同时整个操作过程简单直接，大幅度提高了整取样效率，能大规模实现海岸、浅滩和出露珊瑚礁岩芯的取样；
(3)整个套件的各个装置结构简单轻便，方便携带。
附图说明
图1为本发明所述便携式岩芯采样套件中钻头的结构图；
图2为本发明所述便携式岩芯采样套件中取芯装置的结构图；
图3为本发明所述便携式岩芯采样套件中撬断装置的结构图；
图4为本发明所述便携式岩芯采样套件的概览图；
其中，1、钻头；11、连接部；12、进水孔；13、排水缝；2、撬断装置；20、楔形尖端；3、取芯装置；31、取芯圆筒；32、取芯长杆；311、三角形卡口；312、尖部；313、环刀结构。
具体实施方式
下面将结合附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明所述的一种便携式岩芯采样套件，如图1至图4所示，包括钻头1，用于撬断岩芯的撬断装置2，以及用于将所述岩芯取出的取芯装置3，所述取芯装置3包括取芯长杆32以及用于套接岩芯的取芯圆筒31，取芯圆筒31的两端分别为开口端和封闭端，取芯长杆32固定于取芯圆筒31的封闭端，取芯长杆32平行于取芯圆筒31的轴，在接近取芯圆筒31底部的侧壁上相对地设置至少一对向取芯圆筒31筒内倾斜的三角形卡口311。
在钻头1钻出的岩芯被撬断装置2所撬断，取芯圆筒31的外径略小于钻头1的外径，取芯装置3得以顺利地插入钻孔内，在套接岩芯的过程中，由于取芯圆筒31的内径略大于钻头1的内径，所述取芯圆筒31在套接岩芯后，取芯圆筒31与岩芯形成过盈配合，通过取芯长杆32轻微地旋转取芯圆筒31，使得向筒内略微倾斜的三角形卡口311的尖部312能嵌入岩芯内，实现对岩芯的固定，从而使得在拔出取芯装置3时岩芯能随取芯圆筒31的拔出而被取出至钻孔外，进而成功对该岩芯实现完整采样。
取芯圆筒31的开口端设置成环刀结构313，取芯圆筒31开口端环刀结构313的设置，可以通过用砂轮打磨而成，通过环刀结构313，使得取芯圆筒31在套接岩芯的过程中，能刮去岩芯侧表面的浮土，使得取芯圆筒31更容易与岩芯形成过盈配合，三角形卡口311与所述取芯圆筒31底部的距离为2～5毫米，撬断装置2为一长钢杆，所述长钢杆的末端设置一楔形尖端20，楔形尖端20夹角为25°～35°，长度为4～5厘米。
在钻出岩芯后，取出钻头1，将长钢杆紧贴钻孔孔壁放入钻孔中，使得楔形尖端20插入钻孔底部处岩芯和孔壁之间的缝隙内，锤击长钢杆的另一端，楔形尖端20即可将岩芯撬断，使其从岩石上完整分离。
由于通过取芯圆筒31直接套接岩芯，不需要成像设备来对断裂面进行定位，也不用担心浆液的产生而对视野产生影响，降低了采样成本和操作难度，不需要使用套索或套环来对岩芯进行套取，用取芯圆筒31直接套接岩芯能保证岩芯的完整性，避免取样失败，同时整个操作过程简单直接，大幅度提高了整取样效率，能大规模实现海岸、浅滩和出露珊瑚礁岩芯的取样，整个套件的各个装置结构简单轻便，方便携带。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其做出种种变化。
Claims (5)
1.一种便携式岩芯采样套件，包括钻头(1)，用于撬断岩芯的撬断装置(2)，以及用于将所述岩芯取出的取芯装置(3)，其特征在于：
所述取芯装置(3)包括取芯长杆(32)以及用于套接岩芯的取芯圆筒(31)，取芯圆筒(31)的两端分别为开口端和封闭端，取芯长杆(32)固定于取芯圆筒(31)的封闭端，取芯长杆(32)平行于取芯圆筒(31)的轴，在接近取芯圆筒(31)底部的侧壁上相对地设置至少一对向取芯圆筒(31)筒内倾斜的三角形卡口(311)。
2.根据权利要求1所述的便携式岩芯采样套件，其特征在于：所述取芯圆筒(31)的开口端设置成环刀结构(313)。
3.根据权利要求1所述的便携式岩芯采样套件，其特征在于：所述三角形卡口(311)与所述取芯圆筒(31)底部的距离为2～5毫米。
4.根据权利要求1所述的便携式岩芯采样套件，其特征在于：所述撬断装置(2)为一长钢杆，所述长钢杆的末端设置一楔形尖端(20)。
5.根据权利要求4所述的便携式岩芯采样套件，其特征在于：所述楔形尖端(20)夹角为25°～35°，长度为4～5厘米。
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