[发明专利]自给进热融与机械联合冰层钻进系统

说明书

本发明公开了一种自给进热融与机械联合冰层钻进系统，属于极地钻探技术领域，是由上热融‑机械钻进组件、升降储缆组件、孔壁上支撑组件、上给进组件、下给进组件、孔壁下支撑组件及下热融‑机械钻进组件组成的，本发明采用双钻头钻进和起钻，内钻头热融加机械钻进、外钻头热融钻进的方式，通过内外钻头锥形底面局部水循环加速融冰，进而实现自给进极地冰层热融与机械联合的快速钻进和起钻的目的。本发明解放了铠装线缆的抗拉强度要求，通过自身机构自动完成上下给进，通过局部循环使孔下或孔上的冰受热均匀，实现均匀快速进尺目的，本发明很好的解决了极地冰层钻探中深孔钻进和提钻问题。

技术领域

本发明涉及极地钻探技术领域，特别涉及一种自给进热融与机械联合冰层钻进系统。

背景技术

极地冰层及冰下湖经过亿万年才形成，是地球上受人类影响最小的地方，且具有很高的研究价值，尤其对古环境、古生命存在形态的研究极为重要。已有的研究，有美国的Philbert型热融式冰下水环境探测器，EGIG在格陵兰岛使用的热融式冰下深钻，以及澳大利亚使用的冰下探测器，但这些冰下环境探测器都只能进行探测而无法取得冰下水体原位样品，主要原因是随着冰孔深度的增加，上部冰孔内的融水会再次成冰，无法回收探测器，为此，可回收型全自动冰下环境探测器应运而生，详见中国专利文献，专利号：ZL201310261160.7，解决了探测器回收的难题，且能将冰下水体的原位样品提取到冰面。然而，该机构存在热融钻进速度较慢、冰孔直径大且不规则及铠装电缆的直径和强度不能很好满足深冰孔的热融钻进。针对上述问题和不足，亟需研发一种能量利用率高、钻进速度快、且对铠装电缆的直径和强度要求低的新式冰层钻进系统。

发明内容

针对现有技术所存在的问题和缺点，本发明的目的是提供一种自给进热融与机械联合冰层钻进系统，该钻进系统为采用热融和机械联合破冰，内外钻头锥形底面局部水循环加速融冰的快速钻进系统，同时具有不全部依靠铠装电缆的作用，自主上下移动的功能。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：自给进热融与机械联合冰层钻进系统，其特征在于，该钻进系统由上热融-机械钻进组件、升降储缆组件、孔壁上支撑组件、上给进组件、下给进组件、孔壁下支撑组件及下热融-机械钻进组件组成，

其中上热融-机械钻进组件包括线缆、第一内钻头、第一外钻头、第一隔热套、第一循环泵、第一循环水管、第一外钻头接头、第一传扭轴、第一回转电机及第一限位固定螺母，所述线缆为由强电线和弱电线构成的铠装电缆，且强电线和弱电线间相互屏蔽；所述第一内钻头由钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、水流循环通道、导流槽和多个尖齿构成，钻头体的外形为圆锥形；所述第一外钻头的外部形状与第一内钻头的外部形状一致，第一外钻头设置在第一内钻头外部，二者构成第一钻头，第一外钻头由钻头体及设置在钻头体上的加热线圈、导流槽、水道和多个尖齿构成，钻头体的外形为圆锥形，第一外钻头的接口与第一外钻头接头固定连接；所述第一循环泵设置在第一外钻头接头的空腔内，第一循环泵通过第一循环水管分别与第一内钻头和第一外钻头连接；所述第一外钻头接头的一头与第一外钻头固定连接，另一头与第一回转电机固定连接，同时第一外钻头接头内部具有用于安置第一循环泵和第一循环水管的空腔；所述第一传扭轴上设置有与第一回转电机滑动配合的滑键，同时第一传扭轴与第一内钻头固定连接；所述第一限位固定螺母用于将第一传扭轴固定在第一回转电机的转子上；