用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭，包括有殼體、兩個四通分流器、水泵和動力機，其中殼體上繞設(shè)有第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管和第三熱循環(huán)管，第一熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的上部，第二熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的中部，第三熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的下部，第一四通分流器的一端連通有高溫液體輸入管，第一四通分流器的另一端分別連通有第一高溫液體輸出管、第二高溫液體輸出管和第三高溫液體輸出管，有益效果：由于采用了熱熔鉆頭為熱水鉆進行開孔鉆進，并抽取了融化的水作為熱水鉆的原料，節(jié)約了成本，提高了能源利用率，具有極高的應(yīng)用價值。
【專利說明】用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱熔鉆頭，特別涉及一種用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，熱熔鉆進是南極冰層熱力鉆井技術(shù)的重要組成部分。在南極冰層進行的熱水鉆進是通過用熱水將冰熔化的方式進行鉆進。在鉆進過程中同時會將融化的水抽出來以增加熱能利用率。但是在表層鉆進過程中，地表的疏松和裂隙會導(dǎo)致熱水鉆的熱水發(fā)生漏失。同時，在傳統(tǒng)的熱水鉆過程中，需要預(yù)備大量的水來制備熱水，非常不便。尋常的開孔作業(yè)都是通過機械鉆，但是在南極表層的疏松冰層中，采用機械鉆進時能量消耗大且能量利用率不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的熱水鉆在進行鉆進過程中熱水容易漏失而導(dǎo)致的能量消耗比較大的問題而提供的一種用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭。
[0004]本發(fā)明提供的用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭包括有殼體、兩個四通分流器、水泵和動力機，其中殼體上繞設(shè)有第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管和第三熱循環(huán)管，第一熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的上部，第二熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的中部，第三熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的下部，第一四通分流器的一端連通有高溫液體輸入管，第一四通分流器的另一端分別連通有第一高溫液體輸出管、第二高溫液體輸出管和第三高溫液體輸出管，其中第一高溫液體輸出管的出口端與第一熱循環(huán)管相連通，第二高溫液體輸出管的出口端與第二熱循環(huán)管相連通，第三高溫液體輸出管的出口端與第三熱循環(huán)管相連通，第三熱循環(huán)管的下端連接有輸液管，輸液管的下端與設(shè)在殼體底部的回流箱連接，第二四通分流器的一端連通有高溫液體輸出管，第二四通分流器的另一端分別連通有第一高溫液體回流管、第二高溫液體回流管和第三高溫液體回流管，其中第一高溫液體回流管的進口端與第一熱循環(huán)管相連通，第二高溫液體回流管的進口端與第二熱循環(huán)管相連通，第三高溫液體回流管的進口端與殼體底部的回流箱相連通，第一四通分流器和第二四通分流器之間形成有三條高溫液體循環(huán)管路，第一條高溫液體循環(huán)管路為第一高溫液體輸出管、第一熱循環(huán)管和第一高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，第二條高溫液體循環(huán)管路為第二高溫液體輸出管、第二熱循環(huán)管和第二高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，第三條高溫液體循環(huán)管路為第三高溫液體輸出管、第三熱循環(huán)管、輸液管、回流箱和第三高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，殼體內(nèi)設(shè)有數(shù)道支撐架，水泵和動力機設(shè)在殼體的內(nèi)腔中并穿設(shè)在支撐架上，動力機連接在水泵的下端，水泵的頂端連通有溶化水輸出管，殼體的頂端設(shè)有頂蓋，頂蓋上設(shè)有防護罩，殼體的底部設(shè)有鉆頭保護罩。
[0005]第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管和第三熱循環(huán)管為銅管。
[0006]頂蓋設(shè)在支撐座上，支撐座為臺階型。
[0007]本發(fā)明的工作原理:
[0008]鉆頭進行工作時，高溫液體從高溫液體輸入管流入第一四通分流器，高溫液體從第一四通分流器將分成三股:第一股高溫液體從第一高溫液體輸出管、第一熱循環(huán)管和第一高溫液體回流管回流到第二四通分流器內(nèi)，第二股高溫液體從第二高溫液體輸出管、第二熱循環(huán)管和第二高溫液體回流管回流到第二四通分流器內(nèi)，第三股高溫液體從第三高溫液體輸出管、第三熱循環(huán)管、輸液管、回流箱和第三高溫液體回流管回流到第二四通分流器內(nèi)，三股高溫液體將在第二四通分流器內(nèi)合流并從高溫液體輸出管流出。在這一過程中，高溫液體將會加熱第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管、第三熱循環(huán)管、殼體、回流箱和鉆頭保護罩；而第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管、第三熱循環(huán)管、回流箱和鉆頭保護罩的高溫將熔化外部的冰雪。冰雪融化后所得的水將在動力機、水泵的作用下，從融化水輸出管流出。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]本發(fā)明專利主要利用高溫液體流經(jīng)三條熱循環(huán)管和殼體底部回流箱時會加熱傳熱到外部，并因此融化鉆進部位的冰雪。冰雪融化的水被融化水輸出管，水泵、動力機組成的抽水系統(tǒng)抽出，并作為冰層的熱水鉆所需的原料儲備。由于采用了熱熔鉆頭為熱水鉆進行開孔鉆進，并抽取了融化的水作為熱水鉆的原料，節(jié)約了成本，提高了能源利用率，具有極高的應(yīng)用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]1、殼體2、水泵3、動力機4、第一四通分流器
[0013]5、第二四通分流器6、第一熱循環(huán)管7、第二熱循環(huán)管
[0014]8、第三熱循環(huán)管9、高溫液體輸入管10、第一高溫液體輸出管
[0015]11、第二高溫液體輸出管12、第三高溫液體輸出管13、輸液管
[0016]14、回流箱15、高溫液體輸出管20、第一高溫液體回流管
[0017]21、第二高溫液體回流管22、第三高溫液體回流管23、支撐架
[0018]24、溶化水輸出管25、頂蓋26、防護罩27、鉆頭保護罩
[0019]28、支撐座。

【具體實施方式】
[0020]請參閱圖1所示:
[0021]本發(fā)明提供的用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭包括有殼體1、兩個四通分流器、水泵2和動力機3，其中殼體1上繞設(shè)有第一熱循環(huán)管6、第二熱循環(huán)管7和第三熱循環(huán)管8，第一熱循環(huán)管6繞設(shè)在殼體1的上部，第二熱循環(huán)管7繞設(shè)在殼體1的中部，第三熱循環(huán)管8繞設(shè)在殼體1的下部，第一四通分流器4的一端連通有高溫液體輸入管9，第一四通分流器4的另一端分別連通有第一高溫液體輸出管10、第二高溫液體輸出管11和第三高溫液體輸出管12,其中第一高溫液體輸出管10的出口端與第一熱循環(huán)管6相連通，第二高溫液體輸出管11的出口端與第二熱循環(huán)管7相連通，第三高溫液體輸出管12的出口端與第三熱循環(huán)管8相連通，第三熱循環(huán)管8的下端連接有輸液管13，輸液管13的下端與設(shè)在殼體1底部的回流箱14連接，第二四通分流器5的一端連通有高溫液體輸出管15，第二四通分流器5的另一端分別連通有第一高溫液體回流管20、第二高溫液體回流管21和第三高溫液體回流管22，其中第一高溫液體回流管20的進口端與第一熱循環(huán)管6相連通，第二高溫液體回流管21的進口端與第二熱循環(huán)管7相連通，第三高溫液體回流管22的進口端與殼體1底部的回流箱14相連通，第一四通分流器4和第二四通分流器5之間形成有三條高溫液體循環(huán)管路，第一條高溫液體循環(huán)管路為第一高溫液體輸出管10、第一熱循環(huán)管6和第一高溫液體回流管20所形成的循環(huán)管路，第二條高溫液體循環(huán)管路為第二高溫液體輸出管11、第二熱循環(huán)管7和第二高溫液體回流管21所形成的循環(huán)管路，第三條高溫液體循環(huán)管路為第三高溫液體輸出管12、第三熱循環(huán)管8、輸液管13、回流箱14和第三高溫液體回流管22所形成的循環(huán)管路，殼體1內(nèi)設(shè)有三道支撐架23，水泵2和動力機3設(shè)在殼體1的內(nèi)腔中并穿設(shè)在支撐架23上，動力機3連接在水泵2的下端，水泵2的頂端連通有溶化水輸出管24，殼體1的頂端設(shè)有頂蓋25，頂蓋25上設(shè)有防護罩26，殼體1的底部設(shè)有鉆頭保護罩27。
[0022]第一熱循環(huán)管6、第二熱循環(huán)管7和第三熱循環(huán)管8為銅管。
[0023]頂蓋25設(shè)在支撐座28上，支撐座28為臺階型。
[0024]本發(fā)明的工作原理:
[0025]鉆頭進行工作時，高溫液體從高溫液體輸入管9流入第一四通分流器4，高溫液體從第一四通分流器4中將分成三股:第一股高溫液體從第一高溫液體輸出管10、第一熱循環(huán)管6和第一高溫液體回流管20回流到第二四通分流器5內(nèi)，第二股高溫液體從第二高溫液體輸出管11、第二熱循環(huán)管7和第二高溫液體回流管21回流到第二四通分流器5內(nèi)，第三股高溫液體從第三高溫液體輸出管12、第三熱循環(huán)管8、輸液管13、回流箱14和第三高溫液體回流管22回流到第二四通分流器5內(nèi)，三股高溫液體將在第二四通分流器5內(nèi)合流并從高溫液體輸出管15流出。在這一過程中，高溫液體將會加熱第一熱循環(huán)管6、第二熱循環(huán)管7、第三熱循環(huán)管8、殼體1、回流箱14和鉆頭保護罩27 ;而第一熱循環(huán)管6、第二熱循環(huán)管7、第三熱循環(huán)管8、回流箱14和鉆頭保護罩27的高溫將熔化外部的冰雪。冰雪融化后所得的水將在動力機3、水泵2的作用下，從融化水輸出管24流出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭，其特征在于:包括有殼體、兩個四通分流器、水泵和動力機，其中殼體上繞設(shè)有第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管和第三熱循環(huán)管，第一熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的上部，第二熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的中部，第三熱循環(huán)管繞設(shè)在殼體的下部，第一四通分流器的一端連通有高溫液體輸入管，第一四通分流器的另一端分別連通有第一高溫液體輸出管、第二高溫液體輸出管和第三高溫液體輸出管，其中第一高溫液體輸出管的出口端與第一熱循環(huán)管相連通，第二高溫液體輸出管的出口端與第二熱循環(huán)管相連通，第三高溫液體輸出管的出口端與第三熱循環(huán)管相連通，第三熱循環(huán)管的下端連接有輸液管，輸液管的下端與設(shè)在殼體底部的回流箱連接，第二四通分流器的一端連通有高溫液體輸出管，第二四通分流器的另一端分別連通有第一高溫液體回流管、第二高溫液體回流管和第三高溫液體回流管，其中第一高溫液體回流管的進口端與第一熱循環(huán)管相連通，第二高溫液體回流管的進口端與第二熱循環(huán)管相連通，第三高溫液體回流管的進口端與殼體底部的回流箱相連通，第一四通分流器和第二四通分流器之間形成有三條高溫液體循環(huán)管路，第一條高溫液體循環(huán)管路為第一高溫液體輸出管、第一熱循環(huán)管和第一高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，第二條高溫液體循環(huán)管路為第二高溫液體輸出管、第二熱循環(huán)管和第二高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，第三條高溫液體循環(huán)管路為第三高溫液體輸出管、第三熱循環(huán)管、輸液管、回流箱和第三高溫液體回流管所形成的循環(huán)管路，殼體內(nèi)設(shè)有數(shù)道支撐架，水泵和動力機設(shè)在殼體的內(nèi)腔中并穿設(shè)在支撐架上，動力機連接在水泵的下端，水泵的頂端連通有溶化水輸出管，殼體的頂端設(shè)有頂蓋，頂蓋上設(shè)有防護罩，殼體的底部設(shè)有鉆頭保護罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭，其特征在于:所述的第一熱循環(huán)管、第二熱循環(huán)管和第三熱循環(huán)管為銅管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冰雪層鉆進的熱熔鉆頭，其特征在于:所述的頂蓋設(shè)在支撐座上，支撐座為臺階型。
【文檔編號】E21B10/00GK104405289SQ201410673578
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】王如生, 帕維爾·達拉拉伊, 李院生, 劉博文, 曹品魯, 鄭治川, 張楠, 范曉鵬, 安春雷, 劉剛 申請人:吉林大學(xué), 中國極地研究中心