[发明专利]一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置

说明书

本发明涉及岩石钻探技术领域，具体公开了一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，包括设置有安装腔的取芯钻头、同轴设置且套装在安装腔内的取芯筒、套装在取芯筒内且与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、套装在环形腔内的内衬套筒、套装在内衬套筒内且用于岩芯覆膜的覆膜机构、以及与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置；所述取芯筒与取芯钻头转动连接；所述覆膜机构与内衬套筒传动配合且用于控制内衬套筒沿其轴向移动。本发明能在月球极端低温，真空环境中实现对岩芯的随钻成膜，通过膜层保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。

技术领域

本发明涉及岩石钻探技术领域，更具体地讲，涉及一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置。

背景技术

月壤月岩中拥有丰富的资源、能源，获取准确反映月球信息的岩芯样本具有重大科学意义，能为月球资源准确勘探评估，建设月球基地，月球演化科学探索提供指导。但受限于月球极端低温、真空极端环境与取芯时外界机械扰动等因素，获取的“普通岩芯”严重失真，岩芯内可挥发性气体散失，难以真实反映月球原位地质层序结构、物理力学特性和物质资源丰度等，造成月基取芯的科学意义降低。因此，需要开发月基随钻保真取芯技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置；能在月球极端低温，真空环境中实现对岩芯的随钻成膜，通过膜层保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一种月基极端环境随钻成膜保真取芯装置，包括设置有安装腔的取芯钻头、同轴设置且套装在安装腔内的取芯筒、套装在取芯筒内且与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、套装在环形腔内的内衬套筒、套装在内衬套筒内且用于岩芯覆膜的覆膜机构、以及与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置；所述取芯筒与取芯钻头转动连接；所述覆膜机构与内衬套筒传动配合且用于控制内衬套筒沿其轴向移动。

取芯时，将整个装置垂直放置在月基表面，控制取芯钻头进行取芯，在取芯过程中覆膜机构将对岩芯的外侧面和顶面进行覆膜，对外侧面和顶面进行保护，取芯结束后，将岩芯折断，并整个装置及岩芯上提，在此过程中取芯钻头将带动取芯筒向下运动，覆膜机构将与内衬套筒传动，并驱动内衬套筒向下运动，使得密封装置对于岩芯的底部进行保护和密封；完成后，整个岩芯的表面将被覆膜，通过覆膜保护岩芯内部赋存物质信息与层理结构，保证月球岩芯维持原始真实状态。

在一些可能的实施方式中，为了有效的对于岩芯外侧面的覆膜；

所述覆膜机构包括套装在内衬套筒内且与取芯筒顶部连接的内隔层、套装在内衬套筒内且与内隔层连通形成成膜材料腔的侧面覆膜层、与取芯钻头同轴设置且位于成膜腔内的中心杆、以及位于成膜腔内的传动膜材料；

所述中心杆沿取芯钻头的轴向设置且与成膜腔滑动配合且其远离密封装置的一端贯穿取芯筒；

在一些可能的实施方式中，

所述成膜材料腔的内径与岩芯的外径大小一致。

在一些可能的实施方式中，为了使得中心杆能够与侧面覆膜层和传动膜材料的配合实现对于岩芯外侧的覆膜；

所述中心杆包括位于成膜材料腔内的岩芯活塞、与岩芯活塞同轴连接且另外一端穿过取芯钻头的滑动轴，所述成膜材料设置在岩芯活塞上方。

在一些可能的实施方式中，为了有效的实现覆膜机构能够有效的对内衬套筒施加向下的作用力；

所述内隔层的顶部设置使得成膜材料对于内衬套筒施加向下作用力的U型通道；所述U型通道与成膜材料腔连通。

在一些可能的实施方式中，

所述内衬套筒的顶部与取芯筒的顶部之间形成环形腔体，所述U型通道与环形腔体连通；