新型液壓活塞取樣鉆具的研制.pdf

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1、42探礦工程(巖土鉆掘工程)2013年第40卷第11期新型液壓活塞取樣鉆具的研制賈瑩剛，方國(guó)慶，楊濤，孫偉濤，李國(guó)民(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京100083)摘要：江、河、湖、?白等水域取樣是環(huán)境科學(xué)研究與資源勘查必不可少的工作。本項(xiàng)研究提供了一種適合水域取樣的新型鉆具——液壓活塞取樣鉆具。與傳統(tǒng)的活塞鉆具相比，具有取樣效率高、對(duì)地層適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。主要介紹了該鉆具的結(jié)構(gòu)及工作原理。關(guān)鍵詞：液壓活塞取樣鉆具；海底取樣；湖泊取樣；環(huán)境取樣中圖分類號(hào)：P634．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672—7428(2013)11—0042—03ResearchandDevel

2、opmentofNewTypeHydraulicPistonCorer／JIA一gang，F(xiàn)ANGGuo—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前言較麻煩，特別不適應(yīng)深水環(huán)境；另外，在地表通過靠人類在進(jìn)行物質(zhì)文明建設(shè)的同時(shí)，也給自身居鉆機(jī)加壓，鉆桿長(zhǎng)了容易彎曲失穩(wěn)、甚至出現(xiàn)折斷等住的地球環(huán)境帶來了破壞，“資源”與“環(huán)境”問題日事故。益突出，新資源開發(fā)與環(huán)境變化的研究成為世界關(guān)(3)鉆進(jìn)功能單一，主要靠靜壓力灌人地層，當(dāng)注的焦點(diǎn)，與其相關(guān)技術(shù)的研究必將成為未來各國(guó)遇到地層條件變化，使用就會(huì)受到限制?？萍几?jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。(4)提鉆受到孔內(nèi)抽吸作用，起拔力過大。江河湖泊等水域沉積物記錄著自然演化和變遷(5)沒有護(hù)心機(jī)構(gòu)，容易造成樣品脫落。的重要信息，對(duì)環(huán)境研究具有重要的作用。為此，如(6)三層管取樣鉆具鉆頭壁

5、厚，對(duì)動(dòng)力和鉆桿何獲得高質(zhì)量的沉積物樣品是關(guān)系到地球環(huán)境監(jiān)剛度要求高。測(cè)、地球環(huán)境演化與預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。由于水域沉積物1．2新型液壓活塞取樣鉆具的設(shè)計(jì)思路大都松散，被沖刷，易脫落，為此要求取樣鉆具具有針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，對(duì)新型液壓活塞相應(yīng)的預(yù)防措施，以保證取樣質(zhì)量。取樣鉆具提出了如下設(shè)計(jì)思路。本文所研制的新型液壓活塞取樣鉆具主要針對(duì)(1)針對(duì)三層管取樣鉆具鉆頭壁厚，對(duì)動(dòng)力和水域松散沉積物取樣難而設(shè)計(jì)的，可滿足水域取樣鉆桿剛度要求高的問題，設(shè)計(jì)時(shí)將液壓活塞缸上移，的需要。即將原來液壓活塞鉆具外管上移，變?nèi)龑庸転槎庸芙Y(jié)構(gòu)，有效地減小鉆頭壁厚。1新型液壓活塞取樣鉆具的

6、設(shè)計(jì)思路(2)取樣前采用全面鉆進(jìn)的原理掃孔至取樣1．1傳統(tǒng)活塞鉆具的缺點(diǎn)點(diǎn)，取代了靜壓推擠灌入的方式，省時(shí)省力，可提高活塞鉆是獲取淤泥質(zhì)沉積物的有效方法，但傳取樣速度。統(tǒng)的活塞鉆存在如下缺點(diǎn)。(3)取樣鉆進(jìn)時(shí)，當(dāng)遇到較硬夾層時(shí)，可邊液壓(1)由于水底層樣品大多松軟，傳統(tǒng)的取樣工給進(jìn)邊輔助無給進(jìn)回轉(zhuǎn)鉆具，使鉆頭處于斜切人鉆具和取樣方法難以獲得足夠的、無擾動(dòng)的原狀樣品。進(jìn)方式，可有效克服硬質(zhì)夾層的阻礙，也可下入帶有(2)普通活塞鉆具由于存在心桿定位，操作比沖擊接頭的外層鉆桿，變內(nèi)層鉆桿為心桿，輔助施以收稿日期：2013—04—20；修回日期：2013—11—05基金項(xiàng)目

7、：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)2012年大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“海底液壓活塞取樣鉆具研究”(201211415017)作者簡(jiǎn)介：賈瑩剛(1990一)，男(漢族)，陜西渭南人，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)學(xué)生，勘查技術(shù)與工程專業(yè)，攻讀方向?yàn)殂@井工程，北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號(hào)，446459958@qq．corn。2013年第40卷第11期探礦工程(巖土鉆掘工程)43靜壓或沖擊壓力的方式取樣，提高活塞鉆對(duì)地層的2新型液壓活塞取樣鉆具的結(jié)構(gòu)及工作原理適應(yīng)性。2．1鉆具結(jié)構(gòu)(4)提鉆時(shí)外層巖心管相對(duì)樣品管自動(dòng)下滑，新型液壓活塞取樣鉆具的結(jié)構(gòu)原理如圖1所使鉆頭底部與上部通氣，消除孔底抽吸力，同