[发明专利]一种浅层流体采样装置及采样方法

权利要求书

1.一种浅层流体采样装置，其特征在于：包括钻进部分(1)、土样采集部分(2)和流体采集部分(3)；

所述土样采集部分(2)和流体采集部分(3)均设置在钻进部分(1)内；

所述钻进部分(1)包括钻杆(1-1)和钻头(1-2)；所述钻头(1-2)的上端内壁与钻杆(1-1)下端外壁构成螺纹配合；所述钻杆(1-1)内壁上部设置有第二限位台阶(1-4)，且第二限位台阶(1-4)上端的钻杆(1-1)内壁内径大于第二限位台阶(1-4)下端钻杆(1-1)内壁内径；所述钻头(1-2)内部中空，且钻头(1-2)下端为锥形；所述钻头(1-2)内壁设置有第一限位台阶(1-3)，且第一限位台阶(1-3)上端的钻头(1-2)内壁内径大于第一限位台阶(1-3)下端钻头(1-2)内壁内径；

所述土样采集部分(2)包括冲击器(2-1)和土样采集机构；所述冲击器(2-1)设置在土样采集机构上端，且土样采集机构设置在钻进部分(1)内；

所述流体采集部分(3)包括抽气管道(3-1)、真空泵(3-2)、上自封接头(3-3)、中心管(3-4)、下自封接头(3-5)、变径接头(3-6)、流体内管(3-7)和单向负压过滤阀(3-8)；

所述抽气管道(3-1)的上端接口连接真空泵(3-2)，且抽气管道(3-1)下端内壁与上自封接头(3-3)上端外壁构成螺纹配合连接；所述上自封接头(3-3)下端内壁与中心管(3-4)上端外壁构成螺纹配合连接；所述中心管(3-4)下端内壁与下自封接头(3-5)上端外壁构成螺纹配合连接；所述下自封接头(3-5)下端外壁与变径接头(3-6)上端内壁构成螺纹配合连接；所述变径接头(3-6)下端外壁与流体内管(3-7)上端内壁构成螺纹配合连接；所述流体内管(3-7)的外径小于钻杆(1-1)下端内壁的内径；所述流体内管(3-7)的下端面触压在第一限位台阶(1-3)上；所述单向负压过滤阀(3-8)的外壁上端与流体内管(3-7)内壁下端构成螺纹配合连接。

2.根据权利要求1所述的浅层流体采样装置，其特征在于：所述土样采集机构包括坐挂器(2-2)、连接杆(2-3)和土样内管(2-4)；

所述冲击器(2-1)下端外壁与钻杆(1-1)上端内壁构成螺纹配合连接；所述坐挂器(2-2)包括空心圆盘和坐挂圆桶；所述坐挂圆桶的内径等于空心圆盘内孔直径，且坐挂圆桶的外径小于空心圆盘外壁圆周直径；所述坐挂圆桶上端垂直连接至空心圆盘下端面的圆孔处；所述空心圆盘的外壁圆周直径等于第二限位台阶(1-4)上端的钻杆(1-1)内壁内径，且空心圆盘下端面触压在第二限位台阶(1-4)上；所述连接杆(2-3)形状为一上细下粗的圆管；所述连接杆(2-3)上端外壁与坐挂圆桶下端内壁构成螺纹配合连接；所述土样内管(2-4)形状为圆筒状，且土样内管(2-4)的上端内壁与连接杆(2-3)下端外壁构成螺纹配合连接；所述连接杆(2-3)的内径等于第一限位台阶(1-3)下端钻头(1-2)内壁内径，且土样内管(2-4)的外径小于钻杆(1-1)下端内壁的内径；所述土样内管(2-4)的下端面触压在第一限位台阶(1-3)上。

3.根据权利要求2所述的浅层流体采样装置，其特征在于：增设有密封部分(4)；所述密封部分(4)包括充气接头(4-1)、密封气囊(4-2)、充气管(4-3)和充气件(4-4)；所述所述密封气囊(4-2)为一球形中空气囊，且中心管(3-4)垂直穿过密封气囊(4-2)的球心；所述密封气囊(4-2)上设置有充气接头(4-1)，且充气接头(4-1)连通密封气囊(4-2)的内外界；所述充气件(4-4)通过充气管(4-3)连接充气接头(4-1)的进气口。

4.根据权利要求3所述的浅层流体采样装置，其特征在于：所述流体内管(3-7)为透明PC材质的圆管。

5.一种浅层流体采样方法，其特征在于：采用了权利要求1-4任一项所述的浅层流体采样装置，包括以下步骤：

S1.将土样采集部分(2)安置到钻进部分(1)内，然后启动冲击器(2-1)，冲击器(2-1)向下对钻杆(1-1)施加一定频率的轴向冲击力，使得钻杆(1-1)下方的钻头(1-2)向下钻进，钻头(1-2)钻进路径上的土样进入土样采集机构内，等到钻头(1-2)到达指定深度后，通过坐挂器(2-2)将整个土样采集机构吊出钻杆(1-1)；

S2.将流体采集部分(3)和密封部分(4)组装好后，放入钻进部分(1)内，通过充气件(4-4)向密封气囊(4-2)内充气，使得密封气囊(4-2)膨胀，直至密封气囊(4-2)将钻杆(1-1)上端的环空堵住；然后启动真空泵(3-2)，使得流体内管(3-7)内部形成真空状态，从而使得流体进入流体内管(3-7)，待到流体采集完毕后，将流体采集部分(3)和密封部分(4)吊出；然后再将土样采集部分(2)放入钻进部分(1)内，继续向下深挖取样，待到下一层地质的土样采集完毕后，再次放入流体采集部分(3)和密封部分(4)进行流体取样，直至将全部目标地质层的土样和流体样采集完毕后，吊出钻进部分(1)内的采集部分，然后吊出钻进部分(1)。