一种地质勘探取样装置

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，具体涉及一种地质勘探取样装置。

背景技术

地质勘探即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测。在对某个区域进行地质勘探时,需要对其所在地的土壤及岩石进行取样分析。目前地质勘查人员在户外进行取样时，通常是采用钻取的方式进行土壤或者岩石取样。在钻取过程中上层的松散土壤以及砂砾层的砂砾都较为松散，容易塌落、卡钻，造成取样钻杆无法取出。同时，塌落孔底的土壤或者砂砾还会污染后续取得的试样，影响勘探结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种地质勘探取样装置，以解决现有技术中的地质勘探取样装置容易卡钻的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种地质勘探取样装置，其包括：

套管，所述套管包括套管连接头，所述套管连接头上开设有排屑孔，套管连接头的内壁上设置有连接凸块；

钻进装置，所述钻进装置包括螺旋钻进管和合金钻头，所述合金钻头安装在螺旋钻进管的底部，所述螺旋钻进管的外壁上设置环形连接槽，所述环形连接槽与连接凸块沿螺旋钻进管的周向滑动连接；

取样装置，所述取样装置设置在螺旋钻进管内，所述取样装置的底部与合金钻头的底部相连通，以使合金钻头内侧的土样或岩样进入取样装置的内部。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述取样装置包括：

取样外桶，所述取样外桶包括桶体、桶盖、切断装置和排气装置，所述桶盖位于桶体的顶部，且与桶体可拆卸固定连接，所述排气装置位于桶盖上，且当土样或岩样进入取样装置内部时，用于排出取样装置内部的气体，所述切断装置位于桶体的底部；

取样内桶，所述取样内桶设置在取样外桶的内部，且取样内桶与取样外桶沿轴线可相对转动连接。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述切断装置包括：

切断装置本体；

外齿圈，所述外齿圈可转动的安装在切断装置本体上，且所外齿圈上开设有闭合滑槽；

切断刀，所述切断刀的一端与切断装置本体铰接，且所述切断刀上靠近切断刀与切断装置本体铰接的一端设置有滑动销，所述滑动销插入闭合滑槽内；

所述螺旋钻进管底部的内侧设置有内齿圈，所述外齿圈与内齿圈相啮合。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述闭合滑槽的数量为多个，多个所述闭合滑槽沿外齿圈的周向均匀布设；所述切断刀的数量与闭合滑槽的数量相对应。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述排气装置包括：

排气装置本体，所述排气装置本体的本体下端设置螺纹，排气装置通过所述螺纹固定安装在桶盖上；

排气道，所述排气道贯穿排气装置本体的上端和下端；

堵塞滑块，所述堵塞滑块设置在排气道内；

弹簧，所述弹簧的一端压紧在堵塞滑块上，所述弹簧的另一端压紧在排气道内壁上。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述取样装置还包括取样杆和取样杆驱动装置，所述取样杆与桶盖连接，所述取样杆驱动装置与取样杆连接用于驱动取样杆带动取样外桶转动。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述环形连接槽的下侧槽壁内设置有切削机构，当钻进装置反向转动时所述切削机构机构用于切削连接凸块。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述合金钻头包括钻头本体、切削刃和弹性件，所述切削刃通过销轴可转动的设置在钻头本体上，所述弹性件安装在钻头本体和切削刃之间，用于给切削刃提供一个向外张开的力。

上述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述切削机构包括凸块切削刃和切削刃弹簧，所述凸块切削刃通过销轴与螺旋钻进管连接，所述切削刃弹簧的一端与凸块切削刃连接，切削刃弹簧的另一端与螺旋钻进管连接，当钻进装置反向转动时切削刃弹簧推动凸块切削刃伸出环形连接槽对连接凸块进行切削。

本发明与现有技术相比解决了现有技术中的地质勘探取样装置容易卡钻的问题。对于松散的土壤试样，本发明设置的切断装置中的切断刀能够将取样桶的下端口进行封堵，避免了土壤试样在重力作用下下滑动；现有技术中利用气压来是试样留在取样桶中，并随着取样桶的提出钻孔，而被提成，但对于岩层的试样，由于下侧岩层连接牢固，利用气压往往不能将使用带出钻孔。对于岩石试样，本申请的切断装置能够将试样与下侧岩石切断，便于将试样带出钻孔，提高试样质量。

下面通过附图和实施例，对发明做进一步的详细描述。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例的剖视图。

图2示出了图1的A处放大图。

图3示出了本发明实施例中取样外桶和取样内桶的剖视图。

图4示出了图3的B处放大图。

图5示出了本发明实施例中切断装置的仰视图。

图6示出了本发明实施例中排气装置的剖视图。

图7示出了本发明实施例中切削机构的结构示意图。

附图标记说明：

100—套管； 110—套管连接头； 111—排屑孔；

112—连接凸块； 210—螺旋钻进管； 211—环形连接槽；

212—内齿圈； 220—合金钻头； 221—钻头本体；

222—切削刃； 223—弹性件； 300—取样外桶；

310—桶体； 320—桶盖； 330—切断装置；

331—切断装置本体； 332—外齿圈； 332-1—闭合滑槽；

333—切断刀； 333-1—滑动销； 340—排气装置；

341—排气装置本体； 342—排气道； 343—堵塞滑块；

344—弹簧； 400—取样内桶； 500—取样杆；

600—切削机构； 610—凸块切削刃； 620—切削刃弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中地质勘探取样装置容易卡钻，取样困难，样品易污染等问题，本发明提供了一种地质勘探取样装置。

如图1和图2所示，本发明提供的地质勘探取样装置，包括套管100、钻进装置和取样装置，所述套管100包括套管连接头110，所述套管连接头110上开设有排屑孔111，套管连接头110的内壁上设置有连接凸块112；钻进装置，所述钻进装置包括螺旋钻进管210和合金钻头220，所述合金钻头220安装在螺旋钻进管210的底部，所述螺旋钻进管210的外壁上设置环形连接槽211，所述环形连接槽211与连接凸块112沿螺旋钻进管210的周向滑动连接；取样装置，所述取样装置设置在螺旋钻进管210内，所述取样装置的底部与合金钻头220的底部相连通，以使合金钻头220内侧的土样或岩样进入取样装置的内部。本发明在钻进装置的外侧设置了套管100，套管100起到了支撑孔壁的作用，可以有效的避免上层松软土壤或者砂砾塌落而引发的卡转，以及上层土壤或者砂砾掉落孔底污染后续采集的试样。

如图1至图5所示，本实施例中的取样装置还包括取样外桶300和取样内桶400，所述取样外桶300包括桶体310、桶盖320、切断装置330和排气装置340，所述桶盖320位于桶体310的顶部，且与桶体310可拆卸固定连接，所述排气装置340位于桶盖320上，且当土样或岩样进入取样装置内部时，用于排出取样装置内部的气体；所述切断装置330位于桶体310的底部；取样内桶400的上端和下端的外壁上均设置有螺纹，可以连接盖子，通过上下端的盖子直接将采集的样品封存在取样内桶内，方便后续试样的整理及运输。同时取样内桶的外壁上可以设置能够通过电子设备识别的标识及编号，标识可以是二维码、条形码或者电子标签等。这样可以通过电子设备对采集的样品进行管理，避免运输、转移过程中造成样品与采集数据的混淆等。所述取样内桶400设置在取样外桶300的内部，且取样内桶400与取样外桶300沿轴线可相对转动连接。取样内桶400和取样外桶300通过轴承隔开，在钻进采样过程中，取样外桶300与钻进装置同步钻进，而取样内桶400由于与取样外桶300通过轴承隔开，取样内桶400相对于试样不转动，能够保持试样的原貌，提高取样质量，也可对试样提供保护。

如图1至图5所示，本实施例中的切断装置330包括切断装置本体331、外齿圈332和切断刀333，所述外齿圈332可转动的安装在切断装置本体331上，且所外齿圈332上开设有闭合滑槽332-1；所述切断刀333的一端与切断装置本体331铰接，且所述切断刀333上靠近切断刀333与切断装置本体331铰接的一端设置有滑动销333-1，所述滑动销333-1插入闭合滑槽332-1内，通过外齿圈332的转动滑动销333-1相对于闭合滑槽332-1滑动，进而推动切断刀333沿铰接轴转动；所述螺旋钻进管210底部的内侧设置有内齿圈212，所述外齿圈332与内齿圈212相啮合。

如图5所示，本实施例中所述闭合滑槽332-1的数量为多个，多个所述闭合滑槽332-1沿外齿圈332的周向均匀布设；所述切断刀333的数量与闭合滑槽332-1的数量相对应。

如图1和图6所示，本实施例中的排气装置340包括排气装置本体341、排气道342、堵塞滑块343和弹簧344，所述排气装置本体341的下端设置有螺纹，排气装置340通过所述螺纹可拆卸的密封固定安装在桶盖320上，所述排气道342贯穿排气装置本体341的上端和下端，所述堵塞滑块343设置在排气道342内，所述弹簧344的一端压紧在堵塞滑块343上，所述弹簧344的另一端压紧在排气道342内壁上。排气装置340为单向通道，气体可以从排气装置340的下端流向上端，而不能从上端流向下端。当排气装置340安装在桶盖320上后，气体只能从桶体310内部流向外侧，而不能倒流回桶体310的内部，在土样或者岩样取样完成后，从孔底提出土样或者岩样时，现有的取样装置中的土样或者岩样会在自身重力的作用下沿取样桶下滑，掉落到孔底。部件造成取样不全，还会影响后续的取样工作，本申请通过排气装置340的单向排气作用，从而在取样桶内部产生一定的负压，再加上土样与取样件内壁的摩擦力及下端切断刀333的封堵，使得土样或岩样停留在取样桶内而不脱落。

如图1所示，本实施例中的取样装置还包括取样杆500和取样杆驱动装置，所述取样杆500与桶盖320连接，所述取样杆驱动装置与取样杆500连接用于驱动取样杆500带动取样外桶300转动。

如图1和图7所示，本实施例中环形连接槽211的下侧槽壁内设有切削机构600，当钻进装置反向转动时所述切削机构600用来切削连接凸块112。

如图1和图2所示，本实施例中的合金钻头220包括钻头本体221、切削刃222和弹性件223，所述切削刃222通过销轴可转动的设置在钻头本体221上，所述弹性件223安装在钻头本体221和切削刃222之间，用于给切削刃222提供一个向外张开的力。

如图7所示，本实施例中的切削机构600包括凸块切削刃610和切削刃弹簧620，所述凸块切削刃610通过销轴与螺旋钻进管210连接，所述切削刃弹簧620的一端与凸块切削刃610连接，切削刃弹簧620的另一端与螺旋钻进管210连接，当钻进装置反向转动时切削刃弹簧620推动凸块切削刃610伸出环形连接槽211对连接凸块112进行切削。

本发明地质勘探取样装置的取样过程为：

将套管100套装在钻进装置的外侧，套管100的套管连接头110内壁上的连接凸块112刚好位于环形连接槽211内。钻进装置通过环形连接槽211与连接凸块112的配合，其和套管100可相对转动的连接在了一起，套管100会随着钻进装置的钻井而下移。

钻进时，启动钻进装置的驱动部件，驱动部件带动螺旋钻进管210转动，螺旋钻进管210带动合金钻头220进行钻进。驱动部件的驱动件套装在螺旋钻进管210上端的驱动套管上，其通过沿驱动套管轴向设置的花键连接，驱动部件能够沿驱动套管的轴向上下滑动不能相对转动。取样杆驱动装置通过取样杆500带动取样桶与钻进装置同步转动。

随着钻进，钻进装置钻出来的土屑或者岩屑通过套管连接头110上的排屑孔111进入套管100内侧和钻进装置的外侧之间，钻进装置外侧的外壁上可以设置排屑螺旋，最终将土屑或者岩屑排出到地面。钻进装置内侧的土样或者岩样，顺着合金钻头220的内部进入取样内桶400内，由于取样内桶400与取样外桶300之间通过轴承隔开，此时在土样或者岩样与取样内桶400内壁的摩擦力的作用下，取样内桶400相对于土样或者岩样静止缓慢下移，这样能够有效的保护试样。

当钻进装置转进到预定深度时，及钻进装置钻进的距离接近一个取样桶的长度时，钻进装置停止继续向下钻进，此时钻进装置与取样杆500的转速不在同步，当取样杆500的速度小于钻进装置的速度后，取样外桶300底部切断装置330开始切断土样或者岩样。不同步运动即钻进装置的内齿圈212带动切断装置330的外齿圈332相对转动，外齿圈332通过其上面的闭合滑槽332-1，推动滑动销333-1，滑动销333-1带动切断刀333向内侧转动，切断其内侧的土样或者岩样。切断刀333为多个，完全展开时，刚好能够封闭取样桶的下端口，这样可以防止试样从试样桶内掉落。

当取样结束后，反向转动钻进装置，切削机构600的切削刃222切削连接凸块112，当连接凸块112被切削掉后，一边反向转动钻进装置，一边提起钻进装置，合金钻头220在碰到套管100底部后绕转轴向内侧旋转、收回，最后提后孔外，套管100被留在孔内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。