[发明专利]软岩层钻探专用的绳索取芯系统及其使用方法

权利要求书

1.一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于包括绳索(1)、井下驱动系统(2)、金属空心钻杆(3)、取样管(4)、井口电机和绞车(5)、凹槽金属板(28)、取样管锁定簧片(29)，井下驱动系统(2)包括驱动涡轮(6)、驱动链轮(7)、传动链轮(8)、驱动链条(9)、传动链条(10)、平行四边形支撑架(11)、驱动轮(12)、调节支撑杆(13)、导向柱(14)、吊钩(15)、吊钩支撑杆(16)、吊钩丝杆螺母(17)、吊钩轴套(18)、吊钩丝杆(19)、吊钩电机及导向板(20)、调节丝杆螺母(21)、调节轴套(22)、调节丝杆(23)、调节电机(24)、驱动电机(25)、驱动蜗杆(26)、连接座(27)，其中、驱动涡轮(6)、驱动链轮(7)、传动链轮(8)、驱动链条(9)、传动链条(10)、平行四边形支撑架(11)、驱动轮(12)、调节支撑杆(13)、导向柱(14)、吊钩(15)、吊钩支撑杆(16)呈120度对称布置三组；金属空心钻杆(3)内从上到下依次设有绳索(1)、井下驱动系统(2)、取样管(4)、呈90度对称布置的四组取样管锁定簧片 (29)，绳索(1)与井口电机和绞车相连，取样管(4)顶部设有凹槽金属板(28)，调节丝杆(23)旁设有导向柱(14)，调节丝杆(23)上端设有连接座(27)，调节丝杆(23)和导向柱(14)上从上到下依次设有驱动电机(25)、调节电机(24)、调节轴套(22)、吊钩电机及导向板(20)、吊钩丝杆(19)、吊钩轴套(18)，调节轴套(22)设有调节丝杆螺母(21)，吊钩轴套(18)设有吊钩丝杆螺母(17)，连接座(27)设有平行四边形支撑架(11)，在连接座(27)与平行四边形支撑架(11)第一节点的连接点上设有驱动涡轮(6)，驱动涡轮(6)设有驱动链轮(7)，平行四边形支撑架(11)的第二节点上设有传动链轮(8)，平行四边形支撑架(11)的第三节点上设有驱动轮(12)，平行四边形支撑架(11)的第四节点与驱动电机(25)相连，驱动链轮(7)、驱动链条(9)、传动链轮(8)、传动链条(10)、驱动轮(12)顺次连接，平行四边形支撑架(11)第三节点与第四节点之间的支撑杆与调节轴套(22)连接，吊钩电机及导向板(20)经吊钩(15)、吊钩支撑杆(16)与吊钩轴套(18)相连。

2. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的绳索(1)是直径4～8毫米的铠装钢缆，内有2～8路的电力和信号传输铜芯。

3. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的金属空心钻杆(3)的内径为40～200毫米，壁厚5～20毫米，单节长度20～50米，外壁有外螺纹，除最下一节外，内壁有水平纹，其最下一节内侧设有取样管锁定簧片(29)，其最下一节底端向内有凸起，防止取样管(4)继续向下运动。

4. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的取样管(4)为薄壁管材，其外径、长度与金属空心钻杆(3)的内径匹配，壁厚不超过5毫米。

5. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的吊钩电机及导向板(20)、调节电机(24)、驱动电机(25)为直流电机，电压10～100V，功率20～100W。

6. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的吊钩电机及导向板(20)外形为一凹槽状金属架，其外径与金属空心钻杆(3)的内径匹配。

7. 如权利要求1所述的一种软岩层钻探专用的绳索取芯系统，其特征在于所述的取样管锁定簧片(29)在金属空心钻杆(3) 最下一节内侧呈90度对称布置四组。

8. 一种如权利要求1所述软岩层钻探专用的绳索取芯系统的使用方法，其特征在于它的步骤如下：

1）软岩层专用钻机进行钻探，金属空心钻杆(3)向下旋转运动，取样管锁定簧片(29)约束取样管(4)，使之在金属空心钻杆(3)内的位置被固定，样品进入取样管(4)内，直至其达到取样管(4)的凹槽金属板(2)；

2）开动井口电机和绞车(5)，在金属空心钻杆(3)中下放绳索(1)和井下驱动系统(2)；

3）启动调节电机(24)，调节丝杆(23)转动，调节丝杆螺母(21)与调节轴套(22)沿导向柱(14)向上滑动，撑开平行四边形支撑架(11)，驱动轮(12)与金属空心钻杆(3)内壁接触；

4）启动驱动电机(25)，带动与之相连接的驱动蜗杆(26)转动，并由驱动蜗杆(26)并联驱动3个驱动涡轮(6)，驱动涡轮(6)又通过各自的驱动链轮(7)、传动链轮(8)、驱动链条(9)、传动链条(10)驱动所有驱动轮(12)运动，井下驱动系统(2)向下运动，直至与取样管(4)接触，关闭井口电机和驱动电机(25)，此时，吊钩电机及导向板(20)顶开取样管锁定簧片(29)；

5）调节电机(24)反转，调节丝杆(23)反转，调节丝杆螺母(21)与调节轴套(22)沿导向柱(14)向下滑动，收拢平行四边形支撑架(11)，驱动轮(12)与金属空心钻杆(3)内壁脱离；

6）启动吊钩电机及导向板(20)，吊钩丝杆(19)转动，吊钩丝杆螺母(17)与吊钩轴套(18)沿着导向柱(14)向上滑动，撑开吊钩(15)，井下驱动系统(2)的吊钩(15)进入取样管(4)的凹槽金属板(28)，实现井下驱动系统(2)和取样管(4)的连接；

7）开启井口电机和绞车(5)，绳索(1)将井下驱动系统(2)和充满了沉积物样品的取样管(4)回收到井口；

8）吊钩电机反转，吊钩丝杆(19)反转，吊钩丝杆螺母(17)与吊钩轴套(18)沿着导向柱(14)向下滑动，收拢吊钩(15)，井下驱动系统(2)和取样管(4)脱离，换上新的取样管，取样作业完成，取芯系统下一次作业的待命状态；

9）重复步骤6），吊钩(15)撑开，井下驱动系统(2)和取样管(4)连接；

10）开动井口电机和绞车，在金属空心钻杆(3)中下放绳索(1)，井下驱动系统(2)和取样管(4)；

11）重复步骤3）、步骤4），在井下驱动系统(2)的驱动下，取样管(4)顶开金属空心钻杆(3)最下一节内侧的取样管锁定簧片(29)，直至取样管(4)接触到最下一节钻杆的底端凸起，关闭井口电机和驱动电机(25)；

12）重复步骤5)，驱动轮(12)与金属空心钻杆(3)内壁脱离；

13）重复步骤8)，收拢吊钩(15)，井下驱动系统(2)和取样管(4)脱离；

14）开启井口电机和绞车(5)，绳索(1)将井下驱动系统(2)回收到井口；当吊钩电机及导向板(20)与取样管锁定簧片(29)脱离接触时，取样管锁定簧片(29)回弹，固定取样管（4）在金属空心钻杆（3）内中的位置，取芯系统进入下一个工作循环。