[发明专利]一种月基极端环境大深度保真取芯装置

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大深度保真取芯装置，包括设置有安装腔和随护液通道的取芯钻头、套装在安装腔内的取芯筒、与取芯筒之间形成环形腔的内隔层、内衬套筒、套装在内衬套筒内覆膜机构、与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置、以及同轴安装在取芯钻头远离密封装置一端且与随护液通道配合使用的随护机构；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。本发明能够在月球极端低温的真空环境中实现对井壁胶结护孔，带走取芯钻头热量，同时随钻成膜，通过对岩芯外侧面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。

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大深度保真取芯装置。

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，难以在取芯过程中保持井壁稳定，同时钻头钻进产热无法有效散除，造成无法获取月球深部(3m以上)的岩芯。此外，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，需要开发月基大深度保真取芯技术。

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大深度保真取芯装置；本发明能够在月球极端低温的真空环境中实现对井壁胶结护孔，带走取芯钻头热量，同时随钻成膜，通过对岩芯外侧面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。

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一种月基极端环境大深度保真取芯装置，包括设置有安装腔和随护液通道的取芯钻头、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、与内衬套筒底部铰接且用于对岩芯底部密封的密封装置、以及同轴安装在取芯钻头远离密封装置一端且与随护液通道配合使用的随护机构；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，同时覆膜机构将带动随护机构将其内部的随护液向随护液通道内输送，并通过取芯钻头上设置的与随护液通道连通的出口排出，有效的实现在钻芯时，有效的实现对于取芯钻头的保护，对取芯钻头在工作时进行有效的降温；同时排出的随护液将有效的实现对于井壁保护。

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，为了有效的与随护液通道配合实现在钻芯时对于取芯钻头进行降温处理，分散取芯钻头产生的热量，提高取芯钻头的钻进寿命，防止钻头过早损坏。

所述随护机构包括设置有随护液腔且同轴安装在取芯钻头远离密封装置一侧的壳体、滑动安装在随护液腔内且与覆膜机构连接的排液杆、安装在壳体上且与壳体顶部之间形成通道的上盖、以及储存在随护液腔内的随护液；所述壳体上设置有与随护液通道连通的输送通道。

在一些可能的实施方式中，所述输送通道远离随护液通道的一端设置有用于打开或关闭输送通道的单向控制阀。

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；