新型液压活塞取样钻具的研制.pdf

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1、42探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第11期新型液压活塞取样钻具的研制贾莹刚，方国庆，杨涛，孙伟涛，李国民(中国地质大学(北京)，北京100083)摘要：江、河、湖、?白等水域取样是环境科学研究与资源勘查必不可少的工作。本项研究提供了一种适合水域取样的新型钻具——液压活塞取样钻具。与传统的活塞钻具相比，具有取样效率高、对地层适应能力强的特点。主要介绍了该钻具的结构及工作原理。关键词：液压活塞取样钻具；海底取样；湖泊取样；环境取样中图分类号：P634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)11—0042—03ResearchandDevel

2、opmentofNewTypeHydraulicPistonCorer／JIA一gang，FANGGuo—qing，YANGTao，SUNWei—tao，LIGuo—min(ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China)Abstract：Samplinginriversandlakesisanessentialworkinenvironmentalscienceresearchandresourcesexploration．Thisstudyprovidesanewdrillingtoolforwatersampl

3、ing-hydraulicpistoncorer．Comparedwiththetraditionalpistoncor—er，ithasthecharacteristicsofhighsamplingeficiencyandstratumadaptability．Thisarticlemainlyintroducesthedesignguidelineandworkingprincipleofthecorer．Keywords：hydraulicpistoncorer；seabedsampling；lakesampling；environmentalsamplin

4、g0前言较麻烦，特别不适应深水环境；另外，在地表通过靠人类在进行物质文明建设的同时，也给自身居钻机加压，钻杆长了容易弯曲失稳、甚至出现折断等住的地球环境带来了破坏，“资源”与“环境”问题日事故。益突出，新资源开发与环境变化的研究成为世界关(3)钻进功能单一，主要靠静压力灌人地层，当注的焦点，与其相关技术的研究必将成为未来各国遇到地层条件变化，使用就会受到限制。科技竞争的重要领域。(4)提钻受到孔内抽吸作用，起拔力过大。江河湖泊等水域沉积物记录着自然演化和变迁(5)没有护心机构，容易造成样品脱落。的重要信息，对环境研究具有重要的作用。为此，如(6)三层管取样钻具钻头壁

5、厚，对动力和钻杆何获得高质量的沉积物样品是关系到地球环境监刚度要求高。测、地球环境演化与预测的关键。由于水域沉积物1．2新型液压活塞取样钻具的设计思路大都松散，被冲刷，易脱落，为此要求取样钻具具有针对现有技术中存在的不足，对新型液压活塞相应的预防措施，以保证取样质量。取样钻具提出了如下设计思路。本文所研制的新型液压活塞取样钻具主要针对(1)针对三层管取样钻具钻头壁厚，对动力和水域松散沉积物取样难而设计的，可满足水域取样钻杆刚度要求高的问题，设计时将液压活塞缸上移，的需要。即将原来液压活塞钻具外管上移，变三层管为二层管结构，有效地减小钻头壁厚。1新型液压活塞取样钻具的

6、设计思路(2)取样前采用全面钻进的原理扫孔至取样1．1传统活塞钻具的缺点点，取代了静压推挤灌入的方式，省时省力，可提高活塞钻是获取淤泥质沉积物的有效方法，但传取样速度。统的活塞钻存在如下缺点。(3)取样钻进时，当遇到较硬夹层时，可边液压(1)由于水底层样品大多松软，传统的取样工给进边辅助无给进回转钻具，使钻头处于斜切人钻具和取样方法难以获得足够的、无扰动的原状样品。进方式，可有效克服硬质夹层的阻碍，也可下入带有(2)普通活塞钻具由于存在心杆定位，操作比冲击接头的外层钻杆，变内层钻杆为心杆，辅助施以收稿日期：2013—04—20；修回日期：2013—11—05基金项目

7、：中国地质大学(北京)2012年大学生创新实验项目“海底液压活塞取样钻具研究”(201211415017)作者简介：贾莹刚(1990一)，男(汉族)，陕西渭南人，中国地质大学(北京)学生，勘查技术与工程专业，攻读方向为钻井工程，北京市海淀区学院路29号，446459958@qq．corn。2013年第40卷第11期探矿工程(岩土钻掘工程)43静压或冲击压力的方式取样，提高活塞钻对地层的2新型液压活塞取样钻具的结构及工作原理适应性。2．1钻具结构(4)提钻时外层岩心管相对样品管自动下滑，新型液压活塞取样钻具的结构原理如图1所使钻头底部与上部通气，消除孔底抽吸力，同