专利名称：：月球月壤浅层钻孔取心方法
技术领域：
：本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，属地质钻探领域，具体涉及月球松散层月壤钻探取样方法。
背景技术：
：目前用于地球地质钻探领域的取心的方法都是用取心钻头(即钻头具有内径和外径)，随着钻头旋转往下钻进，岩心从钻头内径进入其内，钻头上方装有岩心管，然后利用卡心装置将进入岩心管的岩心锁紧在岩心管内而提出地面获取岩心。取心方式一般采用单动单管或单动双管。单动单管钻头钻进当岩心装满岩心管后采用卡料，利用卡料与岩心之间的摩擦力卡紧岩心，从而拉断岩心提取岩心的方式。单动双管钻头钻进主要是采用卡簧、卡簧座。岩心通过卡簧座进入岩心管，当岩心管装满岩心后钻具上升卡簧座也随之上升，这时卡簧座内孔的锥度就会挤压卡簧，卡簧收縮对岩心产生楔紧力，拔断岩心从而获取岩心。无论是单动单管还是单动双管，均是在一定胶结性的岩层中获取岩心。当在没有胶结性的砂粒中钻进时这两种方式均不适用。随着当今空间技术的发展和世人对月球探索的深入，人们对于月球的了解也越来越多，众所周知，月球岩石与地球岩石有很大区别，月球表面覆盖着一层松散层，由岩石碎块、角砾状岩块、砂和尘土组成，称为月壤。在月海中月壤厚为2IO米，在月陆上月壤厚达20米。它是月球外层的岩石受陨石撞击破碎以及因昼夜温差变化悬殊发生胀縮差异崩碎而成。月球上没有水，因此月岩极其干燥。而在地球上，即使是最干燥地区形成的岩石总是会以物理和化学方式含有一定量的水份，因此，当前适用于地球地质钻探领域的钻取岩心的方法及钻具，匀不能满足探月工程的月壤浅层取心需求。
发明内容本发明的目的是提供一种月球月壤浅层钻孔取心方法，以解决从月球极为干燥松散的浅层月壤钻取岩心的问题。本发明的目的是通过如下技术方案实现的本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，是针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的取心方法。实施本发明方法的钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头下部为钻头叶片，上部阶梯式轴承座与轴承静配合连接，连接套与轴承固定连接，轴承底部连接有轴承盖，取心套管通过其外管口上端与连接套的螺纹连接而套装在螺杆钻头外围，取心套管内管口高度低于钻头叶片段高度。本发明技术创新，技术效果突出，本发明钻外管取心方法和传统的钻内管取心方3式相比，将传统的钻内管取心方法的最大取心率30.7%提高到95%以上，试验数据参见附表1、2所示，全面解决了松散砂粒层中取心的难题，为探月地质研究提供了切实可行的月壤浅层钻孔取心方法和实施钻具。图1本发明钻具结构示意图图2本发明钻具螺杆钻头示意图图3本发明钻具连接套示意图图4本发明钻具取心套管主视图图5本发明钻具取心套管俯视图图6本发明钻具轴承盖主视图图7本发明钻具轴承盖仰视图具体实施例方式现结合附图进一步说明本发明是如何实施的本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，是针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的钻外管取心方法。实施本发明方法的钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头5下部为钻头叶片5-l，两个轴承1静配合连接在螺杆钻头5上部的阶梯式轴承座5-2，连接套2与轴承1固定连接，取心套管4外管口上端LY段与连接套2的LN段螺纹连接而套装在螺杆钻头5外围，取心套管4内管口高度适度低于钻头叶片高度，实施取心作业时，将螺杆钻头5的顶端螺纹5-3与钻机设备连接。在l米的干河沙中，按发明方法和钻具进行了模拟月壤(散松砂子)取心试验，当钻头旋转钻进时，在一定压力作用下钻头5向下移动，岩心沿螺杆钻头5-l叶片斜面向上移动，钻头底部形成空隙，取心套管4随钻头向下移动，由于取心套管4通过连接套2与螺杆钻头5上部轴承1相对固定，故而当钻头旋转钻进时，仅螺杆钻头单独旋转，而取心套管4只前移不旋转。当岩心(砂子)沿螺杆叶片5-1斜面上升到一定高度，在重力作用下岩心则从取心套管4内管口进入取心套管4内，连续钻进岩心不断进入管内，直到取心套管4内装满岩心为止，再随钻具一起从壤中退出，而取出岩心。由于轴承1底部装有轴承盖，故在钻进时避免砂子等异物进入轴承，以提高轴承的使用寿命。本发明钻具采用高耐磨材料制造。数据见以下附表附表l现有技术管内取芯方法试验数据<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>附表2本发明方法取样试验数据记录<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求月球土壤浅层钻孔取心方法，是针对月壤浅层地质为全无胶结性的松散砂子的特性，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的钻外管取心方法。2.实施权利要求1所述的月球土壤浅层钻孔取心方法的钻具，由螺杆钻头、取心套管、连接套和轴承组成，螺杆钻头(5)下部为钻头叶片(5-1)段，其上部阶梯式轴承座(5-2)与轴承(1)静配合连接，连接套(2)与轴承(1)固定连接，取心套管(4)通过其外管口上端与连接套(2)的螺纹连接而套装在螺杆钻头(5)外围。3.根据权利要求2所述的实施权利要求1的月球土壤浅层钻孔取心方法的钻具，其特征在于轴承(1)底部连接有轴承盖(3)。4.根据权利要求2所述的实施权利要求1的月球土壤浅层钻孔取心方法的钻具，其特征在于取心套管(4)的内管口高度低于钻头叶片段(5-1)的高度。全文摘要本发明月球月壤浅层钻孔取心方法，涉及月球松散层月壤钻探取样方法，本发明方法针对月球浅层月壤为全无胶结性的松散砂子的特质，采用钻头中心钻孔，随着钻头钻进深入，使被钻动的干燥松散的岩心由钻头外围的取心套管加以收集的取心方法，实施本发明方法的钻具的螺杆钻头下部为钻头叶片，上部轴承座与轴承静配合连接，连接套与轴承固定连接，取心套管通过其外管口上端与连接套的螺纹连接而套装在螺杆钻头外围，由取心套管的内管口集取岩心，本发明技术创新，技术效果突出，本发明将传统的钻内管取心方法的最大取心率30.7％提高到95％以上，全面解决了松散砂粒层中取心的难题，为探月地质研究提供了一种可行的月壤浅层钻孔取心方法和实施钻具。文档编号G01N1/08GK101694424SQ20091027239公开日2010年4月14日申请日期2009年10月13日优先权日2009年10月13日发明者刘红旗,李大佛,李天明,许少宁,陈洪俊申请人:武汉地大长江钻头有限公司;