[发明专利]一种用于极地冰层和粒雪层的热水钻进装置

说明书

本发明公开了一种用于极地冰层和粒雪层的热水钻进装置，钻进装置包括有钻头、钻具内壳、钻具外壳、加热器、水泵和蓄水室，其中钻具内壳插设在钻具外壳的内腔中，钻具内壳的外壁与钻具外壳的内壁之间形成有流水通道，钻头装配在钻具内壳的底部，水泵和加热器设在钻具内壳的内腔中，水泵设在加热器的上部，水泵下部通过第一供水管与加热器相连通，加热器的出水口通过第二供水管与钻头相连通，蓄水室装配在水泵的上部，蓄水室与水泵相连通。有益效果：极大地降低了热水从地表传送到钻孔底部的热量损耗，有利于钻进效率的更快提高；能有效解决钻具遇到粒雪层和裂隙冰层的热水漏失问题和钻具温度过高问题；减少了钻进中的人力、物力以及财力成本。

技术领域

本发明涉及一种极地钻进装置，特别涉及一种用于极地冰层和粒雪层的热水钻进装置。

背景技术

极地因其特殊的地理环境保存着大量的古气候、古地理、古生物天然资料，具有十分重要的科研价值。目前，常用的极地钻探技术为热熔钻和热水钻。然而传统的热熔钻通常采用高温加热棒加热钻头主体来实现钻进，其特殊的加热方式导致钻进过程中钻头温度极高。当在粒雪层钻进时，钻头不能及时降温导致常被烧坏。传统的热水钻通常采用在地表加热热水，通过软管将热水输送到钻孔底部实现钻进,大量热量会损失在输送过程中，降低能量利用率。而且热水在地表加热，所需的器材较庞大笨重，在地势、气温恶劣的极地环境下，使用非常不方便。因此研发一种能同时在冰层和粒雪层钻进的轻便、高效的装置非常必要。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决传统热熔钻钻头温度较高不能在粒雪层钻进的问题；

本发明的另一个目的是为了解决传统的热水钻采用地面热水制备系统体积庞大，在复杂的南极地层的钻探设备运输比较困难的问题；

本发明为了达到上述目的，解决上述问题而提供的一种用于极地冰层和粒雪层的热水钻进装置。

本发明提供的用于极地冰层和粒雪层的热水钻进装置包括有钻头、钻具内壳、钻具外壳、加热器、水泵和蓄水室，其中钻具内壳插设在钻具外壳的内腔中，钻具内壳的外壁与钻具外壳的内壁之间形成有流水通道，钻头装配在钻具内壳的底部，水泵和加热器设在钻具内壳的内腔中，水泵设在加热器的上部，水泵下部通过第一供水管与加热器相连通，加热器的出水口通过第二供水管与钻头相连通，蓄水室装配在水泵的上部，蓄水室与水泵相连通。

钻头的底部装配有单孔喷嘴，单孔喷嘴的出水口通过钻具内壳和钻具外壳之间的流水通道与水泵连通，钻头的上部与钻具内壳内壁的结合处设有密封圈，钻头底部的单孔喷嘴螺接在钻头上，单孔喷嘴的内部结构为直锥形。

钻具内壳和钻具外壳的顶端设有顶盖，顶盖上穿设有铠装电缆，铠装电缆与顶盖之间设有橡胶电缆底座和线夹，通过橡胶电缆底座和线夹使铠装电缆与顶盖之间相密封，顶盖与钻具内壳和钻具外壳之间采用密封连接。

钻具内壳的内腔上部设有上支座，水泵安设在上支座的上端，钻具内壳的内腔下部设有下支座，加热器装配在下支座上，钻具内壳上部对应安设水泵位置的侧壁上开设有通水口，通水口通过钻具内壳和钻具外壳之间的流水通道与钻头底部的单孔喷嘴相连通。

加热器为即热型热水器。

上述的加热器和水泵均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

本发明提供的极地冰层和粒雪层的热水钻进装置在钻进开始之前，往蓄水室内装入一定量的热水，蓄水室与水泵直接连接，热水由水泵通过第一供水管流入加热器内，即热式加热器迅速将水加热至所需的钻进温度，加热后的热水沿第二供水管依次流经钻头主体中央通道到达底部单孔喷嘴，并由单孔喷嘴喷出，热水流入到钻具内壳和钻具外壳之间的流水通道内，流水通道内的热水将热量传递到钻具外壳外，从而快速融化钻孔底部和侧面冰层实现高效钻进。