專利名稱：：月球月壤淺層鉆孔取心方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明月球月壤淺層鉆孔取心方法，屬地質(zhì)鉆探領(lǐng)域，具體涉及月球松散層月壤鉆探取樣方法。
背景技術(shù)：
：目前用于地球地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的取心的方法都是用取心鉆頭(即鉆頭具有內(nèi)徑和外徑)，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)往下鉆進，巖心從鉆頭內(nèi)徑進入其內(nèi)，鉆頭上方裝有巖心管，然后利用卡心裝置將進入巖心管的巖心鎖緊在巖心管內(nèi)而提出地面獲取巖心。取心方式一般采用單動單管或單動雙管。單動單管鉆頭鉆進當(dāng)巖心裝滿巖心管后采用卡料，利用卡料與巖心之間的摩擦力卡緊巖心，從而拉斷巖心提取巖心的方式。單動雙管鉆頭鉆進主要是采用卡簧、卡簧座。巖心通過卡簧座進入巖心管，當(dāng)巖心管裝滿巖心后鉆具上升卡簧座也隨之上升，這時卡簧座內(nèi)孔的錐度就會擠壓卡簧，卡簧收縮對巖心產(chǎn)生楔緊力，拔斷巖心從而獲取巖心。無論是單動單管還是單動雙管，均是在一定膠結(jié)性的巖層中獲取巖心。當(dāng)在沒有膠結(jié)性的砂粒中鉆進時這兩種方式均不適用。隨著當(dāng)今空間技術(shù)的發(fā)展和世人對月球探索的深入，人們對于月球的了解也越來越多，眾所周知，月球巖石與地球巖石有很大區(qū)別，月球表面覆蓋著一層松散層，由巖石碎塊、角礫狀巖塊、砂和塵土組成，稱為月壤。在月海中月壤厚為2IO米，在月陸上月壤厚達20米。它是月球外層的巖石受隕石撞擊破碎以及因晝夜溫差變化懸殊發(fā)生脹縮差異崩碎而成。月球上沒有水，因此月巖極其干燥。而在地球上，即使是最干燥地區(qū)形成的巖石總是會以物理和化學(xué)方式含有一定量的水份，因此，當(dāng)前適用于地球地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的鉆取巖心的方法及鉆具，勻不能滿足探月工程的月壤淺層取心需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種月球月壤淺層鉆孔取心方法，以解決從月球極為干燥松散的淺層月壤鉆取巖心的問題。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明月球月壤淺層鉆孔取心方法，是針對月球淺層月壤為全無膠結(jié)性的松散砂子的特質(zhì)，采用鉆頭中心鉆孔，隨著鉆頭鉆進深入，使被鉆動的干燥松散的巖心由鉆頭外圍的取心套管加以收集的取心方法。實施本發(fā)明方法的鉆具，由螺桿鉆頭、取心套管、連接套和軸承組成，螺桿鉆頭下部為鉆頭葉片，上部階梯式軸承座與軸承靜配合連接，連接套與軸承固定連接，軸承底部連接有軸承蓋，取心套管通過其外管口上端與連接套的螺紋連接而套裝在螺桿鉆頭外圍，取心套管內(nèi)管口高度低于鉆頭葉片段高度。本發(fā)明技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)效果突出，本發(fā)明鉆外管取心方法和傳統(tǒng)的鉆內(nèi)管取心方3式相比，將傳統(tǒng)的鉆內(nèi)管取心方法的最大取心率30.7%提高到95%以上，試驗數(shù)據(jù)參見附表1、2所示，全面解決了松散砂粒層中取心的難題，為探月地質(zhì)研究提供了切實可行的月壤淺層鉆孔取心方法和實施鉆具。圖1本發(fā)明鉆具結(jié)構(gòu)示意圖圖2本發(fā)明鉆具螺桿鉆頭示意圖圖3本發(fā)明鉆具連接套示意圖圖4本發(fā)明鉆具取心套管主視圖圖5本發(fā)明鉆具取心套管俯視圖圖6本發(fā)明鉆具軸承蓋主視圖圖7本發(fā)明鉆具軸承蓋仰視圖具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明是如何實施的本發(fā)明月球月壤淺層鉆孔取心方法，是針對月球淺層月壤為全無膠結(jié)性的松散砂子的特質(zhì)，采用鉆頭中心鉆孔，隨著鉆頭鉆進深入，使被鉆動的干燥松散的巖心由鉆頭外圍的取心套管加以收集的鉆外管取心方法。實施本發(fā)明方法的鉆具，由螺桿鉆頭、取心套管、連接套和軸承組成，螺桿鉆頭5下部為鉆頭葉片5-l，兩個軸承1靜配合連接在螺桿鉆頭5上部的階梯式軸承座5-2，連接套2與軸承1固定連接，取心套管4外管口上端LY段與連接套2的LN段螺紋連接而套裝在螺桿鉆頭5外圍，取心套管4內(nèi)管口高度適度低于鉆頭葉片高度，實施取心作業(yè)時，將螺桿鉆頭5的頂端螺紋5-3與鉆機設(shè)備連接。在l米的干河沙中，按發(fā)明方法和鉆具進行了模擬月壤(散松砂子)取心試驗，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進時，在一定壓力作用下鉆頭5向下移動，巖心沿螺桿鉆頭5-l葉片斜面向上移動，鉆頭底部形成空隙，取心套管4隨鉆頭向下移動，由于取心套管4通過連接套2與螺桿鉆頭5上部軸承1相對固定，故而當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進時，僅螺桿鉆頭單獨旋轉(zhuǎn)，而取心套管4只前移不旋轉(zhuǎn)。當(dāng)巖心(砂子)沿螺桿葉片5-1斜面上升到一定高度，在重力作用下巖心則從取心套管4內(nèi)管口進入取心套管4內(nèi)，連續(xù)鉆進巖心不斷進入管內(nèi)，直到取心套管4內(nèi)裝滿巖心為止，再隨鉆具一起從壤中退出，而取出巖心。由于軸承1底部裝有軸承蓋，故在鉆進時避免砂子等異物進入軸承，以提高軸承的使用壽命。本發(fā)明鉆具采用高耐磨材料制造。數(shù)據(jù)見以下附表附表l現(xiàn)有技術(shù)管內(nèi)取芯方法試驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>附表2本發(fā)明方法取樣試驗數(shù)據(jù)記錄<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求月球土壤淺層鉆孔取心方法，是針對月壤淺層地質(zhì)為全無膠結(jié)性的松散砂子的特性，采用鉆頭中心鉆孔，隨著鉆頭鉆進深入，使被鉆動的干燥松散的巖心由鉆頭外圍的取心套管加以收集的鉆外管取心方法。2.實施權(quán)利要求1所述的月球土壤淺層鉆孔取心方法的鉆具，由螺桿鉆頭、取心套管、連接套和軸承組成，螺桿鉆頭(5)下部為鉆頭葉片(5-1)段，其上部階梯式軸承座(5-2)與軸承(1)靜配合連接，連接套(2)與軸承(1)固定連接，取心套管(4)通過其外管口上端與連接套(2)的螺紋連接而套裝在螺桿鉆頭(5)外圍。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實施權(quán)利要求1的月球土壤淺層鉆孔取心方法的鉆具，其特征在于軸承(1)底部連接有軸承蓋(3)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實施權(quán)利要求1的月球土壤淺層鉆孔取心方法的鉆具，其特征在于取心套管(4)的內(nèi)管口高度低于鉆頭葉片段(5-1)的高度。全文摘要本發(fā)明月球月壤淺層鉆孔取心方法，涉及月球松散層月壤鉆探取樣方法，本發(fā)明方法針對月球淺層月壤為全無膠結(jié)性的松散砂子的特質(zhì)，采用鉆頭中心鉆孔，隨著鉆頭鉆進深入，使被鉆動的干燥松散的巖心由鉆頭外圍的取心套管加以收集的取心方法，實施本發(fā)明方法的鉆具的螺桿鉆頭下部為鉆頭葉片，上部軸承座與軸承靜配合連接，連接套與軸承固定連接，取心套管通過其外管口上端與連接套的螺紋連接而套裝在螺桿鉆頭外圍，由取心套管的內(nèi)管口集取巖心，本發(fā)明技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)效果突出，本發(fā)明將傳統(tǒng)的鉆內(nèi)管取心方法的最大取心率30.7％提高到95％以上，全面解決了松散砂粒層中取心的難題，為探月地質(zhì)研究提供了一種可行的月壤淺層鉆孔取心方法和實施鉆具。文檔編號G01N1/08GK101694424SQ20091027239公開日2010年4月14日申請日期2009年10月13日優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日發(fā)明者劉紅旗,李大佛,李天明,許少寧,陳洪俊申請人:武漢地大長江鉆頭有限公司;