底部取样器及取样系统的制作方法

1.本实用新型涉及工程勘察和环境勘察设备领域，具体而言，涉及一种底部取样器及取样系统。


背景技术：

2.目前，我国在工程勘察取样(取芯)中主要采用30钻机重力标贯锤取土样，回转重力加压泥浆护壁取芯。然而由于回转钻进泥浆护壁方法不能很好的切削砾径较大和强度较高的卵石，且泥浆护壁也不能防止孔壁的坍塌，而泥浆循环携带岩粉的同时还会把地层中的气体、液体、泥、砂以及细小卵砾等一起排出孔外。因此，采用回转钻进泥浆护壁的方法不能真实、全面、精准、完整且无污染的对砂卵层、人工堆积和回填地层进行取样，即取出的岩土样品不能真实反映原状地层的情况。并且，在对金矿尾矿坝环境勘察取样中，由于在金矿的开采过程中会使用到有剧毒的氰化钾，所以金矿尾矿在研磨后会产生含有氰化钾的如泥砂状的细小颗粒物质，而氰化钾又极易溶于水，如果采用传统工艺进行取样，则钻进时泥浆会将大部分细小颗粒包括尾矿中的氰化钾在内携带涌出孔外，因此会影响样品的完整性和真实性。而且传统取样工艺无法防止孔壁坍塌，如果孔壁坍塌就会导致本回次取样的样品可能是上段地层坍塌的部分，而这种情况会直接丧失所取样品的真实性。
3.因此，现有技术中存在工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种底部取样器及取样系统，以解决现有技术中工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种底部取样器，包括：冲击头，冲击头的一端与取样系统的冲击器活动连接，冲击头具有进气腔和排气通道，进气腔沿冲击头的轴向延伸并与冲击器连通，排气通道沿冲击头的径向延伸，且排气通道的一端与进气腔连通，排气通道的另一端与冲击头的外部连通；取样管，取样管具有取样腔，且冲击头的另一端与取样管连接；取样钻头，取样钻头设置在取样管远离冲击头的一端，且取样钻头远离取样管的一端具有多个钻头结构。
6.进一步地，排气通道的轴线与冲击头的径向切面之间具有大于0度的夹角。
7.进一步地，排气通道远离进气腔的一端相对排气通道靠近进气腔的一端靠近取样管。
8.进一步地，冲击头远离取样管的一端具有与冲击器配合的连接键或者键槽。
9.进一步地，冲击头包括顺次连接的第一段、第二段和第三段，第一段具有连接键或者键槽，第三段伸入取样腔并与取样管连接，排气通道通过第二段的外侧壁与冲击头的外部连通，且第二段的直径大于第三段的直径，第三段的直径大于第一段的直径。
10.进一步地，取样钻头具有与取样腔连通的取样开口，多个钻头结构等间隔设置在
取样开口的外缘。
11.进一步地，取样开口的内侧壁具有多个螺旋缺口，相邻的两个钻头结构之间对应设置有一个螺旋缺口。
12.进一步地，螺旋缺口的内壁面为抛物面。
13.进一步地，进气腔的直径大于排气通道的直径。
14.根据本实用新型的另一方面，提供了一种取样系统，包括上述的底部取样器，取样系统还包括：钻机动力组件；钻杆，钻机动力组件与钻杆丝扣连接；空压机组件，空压机组件通过钻机动力组件与钻杆的内部连通；冲击器，冲击器的两端分别与钻杆和底部取样器连接。
15.应用本实用新型的技术方案，本技术中的底部取样器包括冲击头、取样管以及取样钻头。冲击头的一端与取样系统的冲击器活动连接，冲击头具有进气腔和排气通道，进气腔沿冲击头的轴向延伸并与冲击器连通，排气通道沿冲击头的径向延伸，且排气通道的一端与进气腔连通，排气通道的另一端与冲击头的外部连通；取样管具有取样腔，且冲击头的另一端与取样管连接；取样钻头设置在取样管远离冲击头的一端，且取样钻头远离取样管的一端具有多个钻头结构。
16.在使用本技术中的底部取样器时，由于底部取样器具有冲击头，所以能够通过冲击头与取样系统的冲击器连接，从而能够通过冲击器带动冲击头一同运动，实现冲击头的冲击以及回转运动，从而可以使底部取样器能够通过取样钻头钻进到取样位置。并且，底部取样器能够在取样系统的钻机动力组件和空压机组件的作用下，实现加压回转和加压冲击，从而在回转和冲击的综合作用下地层的土样能够通过取样钻头进入到取样管的取样腔内。同时，在通过冲击器带动底部取样器运动时，气体能够通过进气腔进入到冲击头的内部并由排气通道排出冲击头，从而实现底部取样器的运动。并且，在本技术中取样系统能够通过钻机动力组件、空压机组件以及冲击器提供回转、冲击和加压等功能，以及能够使顶部冲击回转套管跟进护壁钻凿与底部冲击回转勘察取样交替重复进行。从而本技术的取样系统能够实现全面、完整、准确、真实、扰动小、无污染的勘察取样。同时在取满样品或取样进尺缓慢时，将底部取样器取出。然后将从地层中取的样品从底部取样器的取样腔中取出。再下入带有小钻头的小钻杆和带有大钻头的外套管，钻进到第二次取样品的位置。起拔出小钻杆，再将底部取样器与小钻杆连接并下入到第二次取样位置进行取样，以实现重复交替完成全孔取样。所以本技术中的取样系统能够专门用于砂卵和人工堆积、回填、尾矿坝等坍塌、破碎复杂地层的取样。因此，本技术中的取样系统和底部取样器有效地解决了现有技术中工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的一个具体实施例的底部取样器的结构示意图；
19.图2示出了图1中的底部取样器的冲击头的结构示意图；
20.图3示出了图1中的底部取样器的取样管的结构示意图；
21.图4示出了图1中的底部取样器的取样钻头的结构示意图；
22.图5示出了本技术的一个具体实施例中取样系统的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、冲击头；11、进气腔；12、排气通道；13、第一段；14、第二段；15、第三段；20、取样管；21、取样腔；30、取样钻头；31、钻头结构；32、取样开口；33、螺旋缺口；40、钻机动力组件；50、钻杆；60、空压机组件；70、冲击器。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
26.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。
28.为了解决现有技术中工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题，本技术提供了一种底部取样器及取样系统。
29.并且，如图5所示，本技术中的取样系统包括下述的底部取样器，取样系统还包括钻机动力组件40、钻杆50、空压机组件60以及冲击器70。钻机动力组件40与钻杆50丝扣连接；空压机组件60通过钻机动力组件40与钻杆50的内部连通；冲击器70的两端分别与钻杆50和底部取样器连接。
30.需要指出的是，在图5中箭头的方向为气体流动的方向。
31.如图1至图4所示，本技术中的底部取样器包括冲击头10、取样管20以及取样钻头30。冲击头10的一端与取样系统的冲击器70活动连接，冲击头10具有进气腔11和排气通道12，进气腔11沿冲击头10的轴向延伸并与冲击器70连通，排气通道12沿冲击头10的径向延伸，且排气通道12的一端与进气腔11连通，排气通道12的另一端与冲击头10的外部连通；取样管20具有取样腔21，且冲击头10的另一端与取样管20连接；取样钻头30设置在取样管20远离冲击头10的一端，且取样钻头30远离取样管20的一端具有多个钻头结构31。
32.在使用本技术中的底部取样器时，由于底部取样器具有冲击头10，所以能够通过冲击头10与取样系统的冲击器70连接，从而能够通过冲击器70带动冲击头10一同运动，实现冲击头的冲击以及回转运动，从而可以使底部取样器能够通过取样钻头30钻进到取样位置。并且，底部取样器能够在取样系统的钻机动力组件40和空压机组件60的作用下，实现加压回转和加压冲击，从而在回转和冲击的综合作用下地层的土样能够通过取样钻头30进入到取样管20的取样腔21内。同时，在通过冲击器70带动底部取样器运动时，气体能够通过进气腔11进入到冲击头10的内部并由排气通道12排出冲击头10，从而实现底部取样器的运动。并且，在本技术中取样系统能够通过钻机动力组件40、空压机组件60以及冲击器70提供回转、冲击和加压等功能，以及能够使顶部冲击回转套管跟进护壁钻凿与底部冲击回转勘察取样交替重复进行。从而本技术的取样系统能够实现全面、完整、准确、真实、无污染的勘
察取样。同时在取满样品或取样进尺缓慢时，将底部取样器取出。然后将从地层中取的样品从底部取样器的取样腔21中取出。再下入带有小钻头的小钻杆和带有大钻头的外套管，钻进到第二次取样品的位置。起拔出小钻杆50，再将底部取样器与小钻杆50连接并下入到第二次取样位置进行取样，以实现重复交替完成全孔取样。所以本技术中的取样系统能够专门用于砂卵和人工堆积、回填、尾矿坝等坍塌、破碎复杂地层的取样。因此，本技术中的取样系统和底部取样器有效地解决了现有技术中工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题。
33.在本技术的一个具体实施例中，冲击头与冲击器花键连接。
34.具体地，排气通道12的轴线与冲击头10的径向切面之间具有大于0度的夹角。在本技术的一个具体实施例中，排气通道12远离进气腔11的一端相对排气通道12靠近进气腔11的一端靠近取样管20。通过这样设置，可以保证在底部取样器的使用过程中，排气通道12是向下倾斜的。或者说，在底部取样器使用的过程中，在高度方向上，排气通道12越靠下的位置越远离底部取样器的轴线。通过这样设置，当冲击头10内的气体由排气通道12排出时，排气通道12内的杂物能够随气体一同排出。同时，通过这样设置还能够有效地防止杂物由排气通道12进入到进气腔11。
35.可选地，冲击头10远离取样管20的一端具有与冲击器70配合的连接键或者键槽。
36.可选地，冲击头10包括顺次连接的第一段13、第二段14和第三段15，第一段13具有连接键或者键槽，第三段15伸入取样腔21并与取样管20连接，排气通道12通过第二段14的外侧壁与冲击头10的外部连通，且第二段14的直径大于第三段15的直径，第三段15的直径大于第一段13的直径。
37.在本技术的一个具体实施例中，取样钻头30具有与取样腔21连通的取样开口32，多个钻头结构31等间隔设置在取样开口32的外缘。可选地，取样开口32的内侧壁具有多个螺旋缺口33，相邻的两个钻头结构31之间对应设置有一个螺旋缺口33。
38.优选地，钻头结构31为球齿合金。
39.优选地，螺旋缺口33的内壁面为抛物面。
40.具体地，进气腔11的直径大于排气通道12的直径。
41.并且，需要说明的是，在本技术中取样开口32远离取样腔21的一端的直径小于取样腔21的直径，从而在取样的过程中，经过研磨发热后，从地层中取的样品提钻时不易从取样开口掉落。
42.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
43.1、有效地解决了现有技术中工程勘察取样真实性、全面性、精准性、完整性差，扰动大，且取样严重污染的问题；
44.2、结构简单，性能稳定。
45.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
46.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
47.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
48.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。