一种用于冰层钻探的激光取芯钻进方法及钻进装置
摘要文本
一种用于冰层钻探的激光取芯钻进方法及钻进装置，方法是利用高能激光束直接作用于冰表面，使之局部快速加热到融化，是一种非机械接触式的物理破冰方法。随着激光探头的转动，激光束直接与冰层接触，能形成环状的间隙，钻杆得以顺利下放，在完成一个回次的钻进后，利用冰芯卡断器在钢丝绳的配合下能卡断冰芯，取至地表，以便完成后续的冰芯检测与分析工作。利用激光高能量融冰的方法省去了机械钻进的繁琐过程，以及不用钻井液减少了对极地环境的污染，也避免了卡钻事故的产生，同时也避免了热水钻热水对冰芯形状的影响，是一种极其清洁的保持原状冰芯的钻进方法。激光钻进方法也保证了钻孔的垂直度，不会产生斜孔。钻进装置用于实现该方法。
申请人信息
- 申请人:吉林大学
- 申请人地址:130012 吉林省长春市前进大街2699号
- 发明人: 吉林大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种用于冰层钻探的激光取芯钻进方法及钻进装置 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN201811579909.1 |
| 申请日 | 2018年12月24日 |
| 公告号 | CN109441384B |
| 公开日 | 2024年1月12日 |
| IPC主分类号 | E21B25/00 |
| 权利人 | 吉林大学 |
| 发明人 | 张楠; 王亮; 帕维尔达拉拉伊; 范晓鹏; 李冰; 刘昀忱; 王婷 |
| 地址 | 吉林省长春市朝阳区前进大街2699号 |
专利主权项内容
1.一种用于冰层钻探的激光取芯钻进方法，其特征在于：利用高能激光束直接作用于冰表面，使之局部快速加热到融化；随着激光探头的转动，激光束直接与冰层接触，能形成环状的间隙，钻杆得以顺利下放，在完成一个回次的钻进后，利用冰芯卡断器在钢丝绳的配合下能卡断冰芯，取至地表，以便完成后续的冰芯检测与分析工作；所述方法所用的钻进装置，其特征在于：包括反扭机构(1)、电机(2)、螺钉(3)、滑环(4)、推力球轴承(5)、电机动力输出轴(6)、钻杆单动连接装置(7)、下部钻杆(8)、激光探头(9)、激光射入孔(10)、立式离心泵(11)、吸水管(12)、泵吸水孔(13)、储水槽(14)、冰芯卡断器(15)和钻杆底部凸台(16)，上部反扭机构(1)由钢丝绳提吊，数据传输线及电源线一同沿着钢丝绳传至电机(2)上端，四个螺钉(3)对电机(2)进行限位，电机(2)的安装平台上有开孔，开孔内安装滑环(4)，电机动力输出轴(6)安装有推力球轴承(5)，钻杆单动连接装置(7)对推力球轴承(5)进行上部限位；钻杆单动连接装置(7)与下部钻杆(8)螺纹连接；激光探头(9)固定在下部钻杆(8)的上端；立式离心泵(11)通过螺钉固定在储水槽(14)的上端进行吸水；冰芯卡断器(15)在完成一回次钻进之后通过钢丝绳提吊卡断冰芯；钻杆底部凸台(16)中空，是泵吸水孔(13)的进水终端。