CN2224272Y - 冰川钻探用热水钻 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冰川钻探用热水钻，含有水箱、主、副加热器等；水箱内的水经主加热器加热后，再进入副加热器；热水从副加热器经输液管进入钻杆；在钻杆的上端套有钢丝吊环和水银环形四向开关；在钻杆的下端连有钻头；该钻机钻进深、速度快、燃料消耗少、保温性好、钻杆垂直度可自动报警、清砂处理方便、重量小、成本低、安全、可靠。

Description

冰川钻探用热水钻

本实用新型涉及一种冰川钻探用热水钻。

目前，国外为勘探冰川，特别是在南极格陵兰进行科学考察，广泛使用钻探技术；钻探用的钻机按工作原理可分为机械式、电热式、喷(蒸)汽式、喷(热)水式等。前两种钻机可用于钻取冰芯，但这两种钻机钻进速度慢、设备笨重、价格昂贵。喷气式钻机钻进速度快，但其工作范围限于浅钻，而且操作不慎、易引起爆炸。喷水钻不能取冰芯，但钻进快、安全、成本低、且可深钻、广泛使用。目前国内对钻探冰芯用的钻机也有过研究，如中科院兰州冰川冻土研究所1982年研究的冰川—1型热水钻，其结构是由一个火管立式锅炉，以丙烷为燃料，并含有水泵和汽油驱动机，该钻机的最深记录仅为110米，且成本高。

本实用新型的目的是为了提供一种钻进深、速度快、燃料消耗少、保温性好、钻杆垂直度可自动报警、清砂处理方便、重量小、成本低、安全、可靠的冰川钻探用热水钻。

本实用新型的目的可通过如下措施来实现：

一种冰川钻探用热水钻，含有水箱、主、副加热器；水箱内的水经主加热器加热后内的水经主加热器加热后，再进入副加热器；热水从副加热器经输液管进入钻杆；输液管为耐压胶管，在胶管外套有保温管；钻杆是由内外两层金属管组成，在两层金属管之间填充有金属颗料和隔热材料；在钻杆的上端套有钢丝吊环和水银环形四向开关；水银环形四向开关是由上座、探头、隔板、下座组成；上、下座均为圆柱形，在其两中心线径向对称位置的壁上均设有内孔，上、下座通过隔板将其分隔连接，在下座的内孔内装有水银，探头从上座通过隔板插入下座内与水银面相触；探头输出的信号与垂直报警电路相连；另在钻杆的下端连有钻头；钻头分为钻进钻头和清砂钻头；钻进钻头内孔为变径增压的通孔，在钻头的喷咀处的孔径最小；清砂钻头为盲孔，在钻头上与其轴线成45°夹角的侧壁设有一喷咀通孔。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本实用新型由于采用二级加热系统，可根据钻深对热水温度进行调节、实现全火、半火、主副加热等功能，使水温最高可达沸点、工作温度一般可达60—70℃，且加热器结构简单，所用燃料为石油液化气和汽油、原料来源丰富、购买方便。

2、本实用新型的输液管为耐压胶管，在其外套有保温套，可减少热能在胶管中的损耗，使经过输送的水至喷咀处仍可达65—67℃。

3、本实用新型的钻杆与钻头为分离件，钻杆在内外两层金属管之间填充有金属颗粒和隔热材料，填充金属颗粒可克服在深孔中输液管的浮力及在钻孔中起垂直导向作用，填充隔热材料便于保温。

4、本实用新型的钻头分为钻进钻头和清砂钻头，钻进钻头内孔为变径增压通孔，钻头喷咀处的孔径最小，而压力最大，使出口射流可达10—14米/秒左右；清砂钻头则在其侧壁设有喷咀，当在钻进时遇到沉砂、小石过多影响钻进速度时，可换清砂钻头，在主孔旁打45°斜冰穴，让砂、石排入斜冰穴，以减少主孔沉砂加快钻进速度。

5、本实用新型在钻杆上端套有水银环形四向开关，当钻杆倾斜一定角度时，开关内的探头输出信号至垂直报警电路而发生报警信号，可纠正钻杆偏斜，控制四个方位的垂直，使每100米长的钻杆垂直偏差不超过3米；另在钻杆末端还套有钢丝吊环用于牵引钻杆。

6、本实用新型的钻深可达200米、钻速可达1米/分、结构简单、重量小、造价低、安全、可靠。

本实用新型的具体结构由以下附图给出：

图1是本实用新型的结构示意图

1—水箱    2—主加热器    3—副加热器

4—输液管  5—钢丝吊环    6—水银环形四向开关

7—钻杆    8—钻头

图2是输液管结构示意图

图3是钻杆结构示意图

图4是钻进钻头结构示意图

9—钻进钻头

图5是清砂钻头结构示意图

10—清砂钻头

图6是水银环形四向开关结构示意图

11—上座 12—探头 13—隔板 14—下座

本实用新型还将结合附图1、2、3、4、5、6实施例作进一步详述：

参照图1、一种冰川钻探用热水钻，含有水箱(1)、主、副加热器(2)(3)；水箱(1)内的水经主加热器(2)加热后，再进入副加热器(3)；热水从副加热器(3)经输液管(4)进入钻杆(7)；参照图2、输液管(4)为耐压胶管，在胶管外套有丁腈橡胶保温套；参照图3、钻杆(7)是由内外两层不锈钢管组成，在两层不锈钢管之间填充有φ3mm的钢粒或铅粒和石蜡；在钻杆(7)的上端套有钢丝吊环(5)和水银环形四向开关(6)；参照图6、水银环形四向开关(6)是由上座(11)、探头(12)、隔板(13)、下座(14)组成；上、下座(11)(14)均为圆柱形，在其两中心线径向对称位置的壁上均设有内孔，上、下座(11)(14)通过隔板(13)将其分隔连接，在下座(14)的内孔内装有水银，探头(12)从上座(11)通过隔板(12)插入下座(14)内与水银面相触；探头(12)输出的信号与垂直报警电路相连；另在钻杆(7)的下端连有钻头(8)；钻头(8)分为钻进钻头(9)和清砂钻头(10)；参照图4、钻进钻头(9)内孔为变径增压的通孔，在钻头的喷咀处的孔径最小；参照图5、清砂钻头(10)为盲孔，在钻头上与其轴线成45°夹角的侧壁设有一喷咀通孔。

Claims (5)

1、种冰川钻探用热水钻，含有水箱(1)、主、副加热器(2)(3)；其特征是水箱(1)内的水经主加热器(2)加热后，再进入副加热器(3)；热水从副加热器(3)经输液管(4)进入钻杆(7)；在钻杆(7)的上端套有钢丝吊环(5)和水银环形四向开关(6)；在钻杆(7)的下端连有钻头(8)。

2、如权利要求1所述的冰川钻探用热水钻，其特征是输液管(4)为耐压胶管，在胶管外套有保温套。

3、如权利要求1所述的冰川钻探用热水钻，其特征是钻杆(7)是由内外两层金属管组成，在两层金属管之间填充有金属颗料和隔热材料。

4、如权利要求1所述的冰川钻探用热水钻，其特征是钻头(8)分为钻进钻头(9)和清砂钻头(10)；钻进钻头(9)内孔为变径增压的通孔，在钻头的喷咀处的孔径最小；清砂钻头(10)为盲孔，在钻头上与其轴线成45°夹角的侧壁设有一喷咀通孔。

5、如权利要求1所述的冰川钻探用热水钻，其特征是水银环形四向开关(6)是由上座(11)、探头(12)、隔板(13)、下座(14)组成；上、下座(11)(14)均为圆柱形，在其两中心线径向对称位置的壁上均设有内孔，上、下座(11)(14)通过隔板(13)将其分隔连接，在下座(14)的内孔内装有水银，探头(12)从上座(11)通过隔板(12)插入下座(14)内与水银面相触；探头(12)输出的信号与垂直报警电路相连。