CN113588321A

CN113588321A - 一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置

Info

Publication number: CN113588321A
Application number: CN202110825741.3A
Authority: CN
Inventors: 应元中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2021-11-02

Abstract

本发明公开了一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，包括主壳体以及对主壳体进行控制的连接线，所述主壳体的内部设置有可容纳气体的空腔，且空腔内设置有可上下滑动的活塞，所述活塞的上方设置有安装在主壳体表面的输气管，用于对空腔内的气体进行调整，所述主壳体的外侧设置有进液口，可将液体引入到空腔内使主壳体下沉。该具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置设置活塞和输气管，可通过活塞在空腔内的移动对空腔内的水体进行控制，下沉时可通过水体的重力辅助装置下降，上升时通过气体的充入将水体排出，减轻装置质量，增加其所受浮力，方便后续对装置进行捞取。

Description

一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置

技术领域

本发明涉及海底石油钻探技术领域，具体为一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置。

背景技术

在对海底石油进行钻探时，为确定钻探方式及海底土体情况，一般会在钻探前进行地下土壤的取样，但现有的土壤取样装置在海底进行使用时还存在一些不足之处：

现有的取样装置在为保证顺利下沉一般质量较大，在拉取时较为耗费体力，且装置在沉入海底后容易发生歪斜，歪斜后的设备难以完成正常的取样，如公开号为CN210513771U公开的一种海洋勘探用海底取样箱以及公开号为CN209802727U公开的一种海洋地质调查用岩土取样装置，虽能进行海底的土体取样，但装置均不具备扶正功能，不能将海底的装置进行调正，且装置的取样效果较差，不能在深度方向对土体进行稳定的存放。

针对上述问题，急需在原有取样装置的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的取样装置在为保证顺利下沉一般质量较大，在拉取时较为耗费体力，且装置在沉入海底后容易发生歪斜，歪斜后的设备难以完成正常的取样，装置均不具备扶正功能，不能将海底的装置进行调正，且装置的取样效果较差，不能在深度方向对土体进行稳定的存放的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，包括主壳体以及对主壳体进行控制的连接线，所述主壳体的内部设置有可容纳气体的空腔，且空腔内设置有可上下滑动的活塞，所述活塞的上方设置有安装在主壳体表面的输气管，用于对空腔内的气体进行调整，所述主壳体的外侧设置有进液口，可将液体引入到空腔内使主壳体下沉，所述主壳体的内部设置有监测球，监测球的下方安装有重力传感器，通过重力传感器对监测球的重力监测进行主壳体竖直的检测，所述主壳体的下方设置有支撑钻头，所述支撑钻头通过连接杆和传动机构相连接，通过传动机构为支撑钻头提供动力使其能插入到土体内对装置进行支撑，所述主壳体的下方设置有取样筒，所述取样筒的内部设置有下部开口的取样仓，且取样筒的上方连接有位置控制机构，所述取样仓的内部设置有切断机构，可将柱状的土体进行切断后存入取样仓内。

进一步优化本技术方案，所述活塞的上表面固定有弹性防护套，且弹性防护套的上端固定在主壳体的内壁，对活塞的上部空间进行密封，通过弹性防护套可避免气体或液体沿活塞和主壳体之间的连接处渗入，保证后续气体的有效输入。

进一步优化本技术方案，所述主壳体的右侧设置有排液口，且排液口的内部和进液口的内部均设置有导通结构，使空腔内能得到一定的封堵。

进一步优化本技术方案，所述导通结构包括支撑板、密封块、挡板、复位弹簧以及挡板上开设的通口，所述支撑板通过复位弹簧和密封块相连接，所述密封块对通口进行封堵，密封块受到压力后可沿复位弹簧方向对复位弹簧进行挤压开启相应通道。

进一步优化本技术方案，所述连接杆和支撑钻头在主壳体的下方等角度设置，且连接杆的表面镶嵌有配重体，从而增加底部质量方便后续的扶正，通过连接杆驱动支撑钻头进行旋转，可将其插入到土体内，为主壳体提供稳定的支撑，方便后续的取样作业。

进一步优化本技术方案，所述传动机构包括连接齿轮、传动齿轮以及第一电机，所述连接齿轮镶嵌在连接杆的表面和传动齿轮相啮合，所述第一电机为传动齿轮提供动力，通过连接齿轮和传动齿轮的啮合可同步带动多组连接杆进行旋转，减少动力源的设置。

进一步优化本技术方案，所述位置控制机构包括螺纹杆、第二电机以及锥形块，所述第二电机为螺纹杆提供动力，所述锥形块固定在螺纹杆的底部，所述螺纹杆和取样筒之间构成螺纹连接，且取样筒的上方呈矩形设置，取样筒和主壳体之间构成上下滑动结构，通过螺纹杆的旋转可带动取样筒进行移动，使其插入土体内进行取样。

进一步优化本技术方案，所述切断机构包括切刀、防水布、第一收卷轴、扭力弹簧、牵引线、第二收卷轴以及第三电机，所述切刀的长度大于取样仓的直径，且切刀的左端固定有防水布，所述防水布的左端连接有第一收卷轴，且第一收卷轴通过扭力弹簧和取样筒之间构成转动结构。

进一步优化本技术方案，所述牵引线固定在切刀的右侧，且牵引线的右端连接有第二收卷轴，所述第三电机为第二收卷轴提供动力，通过牵引线可拉动切刀进行移动，从而将土体在取样仓内进行切断，完成对土体的取样保存。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置；

（1）设置活塞和输气管，可通过活塞在空腔内的移动对空腔内的水体进行控制，下沉时可通过水体的重力辅助装置下降，上升时通过气体的充入将水体排出，减轻装置质量，增加其所受浮力，方便后续对装置进行捞取；

（2）设置有监测球和重力传感器，装置发生歪斜时可通过气体的充入使其上浮，通过上轻下重的设置可实现装置的自动扶正，通过重力传感器检测到的监测球重力即可对扶正进行监测，扶正后即可将支撑钻头打入土体内，保证后续取样工作的稳定进行，增加装置的功能性；

（3）设置有切断机构和可上下移动的取样筒，将竖向移动的取样筒插入到土体内样品即可进入到取样仓内，配合切断机构将取样仓内的土体进行切断，将切断机构上方的土体完整的保留在取样仓内即完成对土体的取样，且取样后土体的层次能保持稳定。

附图说明

图1为本发明主剖结构示意图；

图2为本发明弹性防护套俯剖结构示意图；

图3为本发明主视结构示意图；

图4为本发明图1中a处放大结构示意图；

图5为本发明连接齿轮俯视结构示意图；

图6为本发明取样筒主剖结构示意图；

图7为本发明取样筒俯剖结构示意图。

图中：1、主壳体；2、连接线；3、输气管；4、活塞；5、弹性防护套；6、进液口；7、排液口；8、导通结构；81、支撑板；82、密封块；83、挡板；84、复位弹簧；9、监测球；10、重力传感器；11、连接杆；12、支撑钻头；13、配重体；14、传动机构；141、连接齿轮；142、传动齿轮；143、第一电机；15、取样筒；16、螺纹杆；17、第二电机；18、取样仓；19、锥形块；20、切断机构；201、切刀；202、防水布；203、第一收卷轴；204、扭力弹簧；205、牵引线；206、第二收卷轴；207、第三电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，包括主壳体1以及对主壳体1进行控制的连接线2，主壳体1的内部设置有可容纳气体的空腔，且空腔内设置有可上下滑动的活塞4，活塞4的上方设置有安装在主壳体1表面的输气管3，用于对空腔内的气体进行调整，主壳体1的外侧设置有进液口6，可将液体引入到空腔内使主壳体1下沉，主壳体1的内部设置有监测球9，监测球9的下方安装有重力传感器10，通过重力传感器10对监测球9的重力监测进行主壳体1竖直的检测，主壳体1的下方设置有支撑钻头12，支撑钻头12通过连接杆11和传动机构14相连接，通过传动机构14为支撑钻头12提供动力使其能插入到土体内对装置进行支撑，主壳体1的下方设置有取样筒15，取样筒15的内部设置有下部开口的取样仓18，且取样筒15的上方连接有位置控制机构，取样仓18的内部设置有切断机构20，可将柱状的土体进行切断后存入取样仓18内；

活塞4的上表面固定有弹性防护套5，且弹性防护套5的上端固定在主壳体1的内壁，对活塞4的上部空间进行密封，主壳体1的右侧设置有排液口7，且排液口7的内部和进液口6的内部均设置有导通结构8，使空腔内能得到一定的封堵，导通结构8包括支撑板81、密封块82、挡板83、复位弹簧84以及挡板83上开设的通口，支撑板81通过复位弹簧84和密封块82相连接，密封块82对通口进行封堵，密封块82受到压力后可沿复位弹簧84方向对复位弹簧84进行挤压开启相应通道，连接杆11和支撑钻头12在主壳体1的下方等角度设置，且连接杆11的表面镶嵌有配重体13，从而增加底部质量方便后续的扶正，传动机构14包括连接齿轮141、传动齿轮142以及第一电机143，连接齿轮141镶嵌在连接杆11的表面和传动齿轮142相啮合，第一电机143为传动齿轮142提供动力；

在将装置放入到水体后，可通过输气管3抽出活塞4上方的气体，使活塞4向上移动，此时水体可通过进液口6进入到活塞4的下方，增加装置自身的质量，使其能在水体内进行稳定的下沉，在装置下沉后发生歪斜时，重力传感器10检测到的重量数据将减小，此时可通过输气管3向空腔内进行气体的充入，气压推动活塞4进行移动，将其下方的水体排出，此时主壳体1的上方将受到浮力向上移动，配合配重体13可将装置进行调直和扶正，扶正后重力传感器10数据检测正常，抽出活塞4内气体，使装置下沉，同时通过第一电机143驱动传动齿轮142进行旋转，配合连接齿轮141带动多组连接杆11进行旋转，使支撑钻头12转动插入到土体内，对装置进行固定；

位置控制机构包括螺纹杆16、第二电机17以及锥形块19，第二电机17为螺纹杆16提供动力，锥形块19固定在螺纹杆16的底部，螺纹杆16和取样筒15之间构成螺纹连接，且取样筒15的上方呈矩形设置，取样筒15和主壳体1之间构成上下滑动结构；

在将装置固定后可启动第二电机17，第二电机17带动螺纹杆16进行旋转，螺纹杆16通过和取样筒15之间的螺纹连接带动取样筒15进行移动，使其向下移动插入到土体内进行取样；

切断机构20包括切刀201、防水布202、第一收卷轴203、扭力弹簧204、牵引线205、第二收卷轴206以及第三电机207，切刀201的长度大于取样仓18的直径，且切刀201的左端固定有防水布202，防水布202的左端连接有第一收卷轴203，且第一收卷轴203通过扭力弹簧204和取样筒15之间构成转动结构，牵引线205固定在切刀201的右侧，且牵引线205的右端连接有第二收卷轴206，第三电机207为第二收卷轴206提供动力；

取样筒15完全插入到土体内后，可通过第三电机207驱动第二收卷轴206进行旋转，对牵引线205进行收卷，牵引线205拉动切刀201进行移动，对取样仓18内的土体进行切割，同时切刀201拉动防水布202在第一收卷轴203上进行放卷，对取样仓18下端的土体进行封堵，完成对样品的采集。

工作原理：在使用该具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置时，根据图1-7所示，在将装置投入到水体内后可抽出活塞4上方的气体，使水体进入到主壳体1内辅助装置下沉，下沉后通过监测球9和重力传感器10对装置是否摆正进行检测，发生歪斜时可通过输气管3向活塞4的上方进行气体的输入，使主壳体1的上端上浮，将装置拉直，后续通过取样筒15的下移对土体进行取样，取样后通过切断机构20将取样仓18内的土体进行切断，对切断机构20上方的土体进行保存。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，包括主壳体（1）以及对主壳体（1）进行控制的连接线（2）；

其特征在于：所述主壳体（1）的内部设置有可容纳气体的空腔，且空腔内设置有可上下滑动的活塞（4），所述活塞（4）的上方设置有安装在主壳体（1）表面的输气管（3），用于对空腔内的气体进行调整，所述主壳体（1）的外侧设置有进液口（6），可将液体引入到空腔内使主壳体（1）下沉，所述主壳体（1）的内部设置有监测球（9），监测球（9）的下方安装有重力传感器（10），通过重力传感器（10）对监测球（9）的重力监测进行主壳体（1）竖直的检测，所述主壳体（1）的下方设置有支撑钻头（12），所述支撑钻头（12）通过连接杆（11）和传动机构（14）相连接，通过传动机构（14）为支撑钻头（12）提供动力使其能插入到土体内对装置进行支撑，所述主壳体（1）的下方设置有取样筒（15），所述取样筒（15）的内部设置有下部开口的取样仓（18），且取样筒（15）的上方连接有位置控制机构，所述取样仓（18）的内部设置有切断机构（20），可将柱状的土体进行切断后存入取样仓（18）内。

2.根据权利要求1所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述活塞（4）的上表面固定有弹性防护套（5），且弹性防护套（5）的上端固定在主壳体（1）的内壁，对活塞（4）的上部空间进行密封。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述主壳体（1）的右侧设置有排液口（7），且排液口（7）的内部和进液口（6）的内部均设置有导通结构（8），使空腔内能得到一定的封堵。

4.根据权利要求3所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述导通结构（8）包括支撑板（81）、密封块（82）、挡板（83）、复位弹簧（84）以及挡板（83）上开设的通口，所述支撑板（81）通过复位弹簧（84）和密封块（82）相连接，所述密封块（82）对通口进行封堵，密封块（82）受到压力后可沿复位弹簧（84）方向对复位弹簧（84）进行挤压开启相应通道。

5.根据权利要求1所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述连接杆（11）和支撑钻头（12）在主壳体（1）的下方等角度设置，且连接杆（11）的表面镶嵌有配重体（13），从而增加底部质量方便后续的扶正。

6.根据权利要求1或5所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述传动机构（14）包括连接齿轮（141）、传动齿轮（142）以及第一电机（143），所述连接齿轮（141）镶嵌在连接杆（11）的表面和传动齿轮（142）相啮合，所述第一电机（143）为传动齿轮（142）提供动力。

7.根据权利要求1所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述位置控制机构包括螺纹杆（16）、第二电机（17）以及锥形块（19），所述第二电机（17）为螺纹杆（16）提供动力，所述锥形块（19）固定在螺纹杆（16）的底部，所述螺纹杆（16）和取样筒（15）之间构成螺纹连接，且取样筒（15）的上方呈矩形设置，取样筒（15）和主壳体（1）之间构成上下滑动结构。

8.根据权利要求1所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述切断机构（20）包括切刀（201）、防水布（202）、第一收卷轴（203）、扭力弹簧（204）、牵引线（205）、第二收卷轴（206）以及第三电机（207），所述切刀（201）的长度大于取样仓（18）的直径，且切刀（201）的左端固定有防水布（202），所述防水布（202）的左端连接有第一收卷轴（203），且第一收卷轴（203）通过扭力弹簧（204）和取样筒（15）之间构成转动结构。

9.根据权利要求8所述的一种具有扶正机构的海底石油钻探用地下土壤取样装置，其特征在于：所述牵引线（205）固定在切刀（201）的右侧，且牵引线（205）的右端连接有第二收卷轴（206），所述第三电机（207）为第二收卷轴（206）提供动力。