冰下湖可回收式热融探测器钻孔倾斜影响因素

摘要

可回收式热融探测器（recoverable automatous sonde,RECAS）是进行极地冰下湖洁净探测取样的有效方法。但如何控制RECAS钻进垂直度是准确命中冰下湖探测靶区、实现冰下湖水精准取样需要解决的技术难题。为此，本文建立了热融探测器钻进过程中的力学模型和探测器倾角计算公式，并以RECAS-500参数为例，对探测器结构参数、探测器钻进参数和孔底不均匀融化等因素对热融探测器初始倾角、最大倾角的影响机理进行了量化分析。研究发现：探测器在孔内的最大倾角随着钻进速度的减小和探测器长径比的减小而增大，且当钻进速度小于0.8m/h、探测器长径比小于40时，最大倾角增大趋势明显；冰温对探测器最大倾角的影响较小，总体波动在0.3°以内。当探测器参数确定时，钻压直接决定探测器在孔内的倾斜状态，为了控制探测器倾角在1°范围内，钻压应尽量控制在200～600N范围内，最大钻压不应超过1 000N。

关键词

冰下湖 / 热融钻进 / 钻孔倾斜 / 含杂质冰层 / 南极