Journal Article Rapid ice drilling with continual air transport of cuttings and cores: General concept

14pp.21 - 29 , 2017-12
This article describes the investigation of the feasibility of rapid drilling in ice sheets and glaciers to depths of up to 600 m, with cuttings and cores continually transported by air reverse circulation. The method employs dual wall drill rods. The inner tubes provide a continuous pathway for the chips and cores from the drill bit face to the surface. To modify air reverse circulation drilling technology according to the conditions of a specific glacier, original cutter drill bits and air processing devices (air-cooled aftercoolers, air receivers, coalescing filters, desiccant dryers) should be used. The airflow velocity for conveying a 60-mm diameter and 200-mm long ice core should not be lower than 22.5 m/s, and the minimal airflow rate for continual chip and cores transport is 6.8 m3/min at 2.3–2.6 MPa. Drilling of a 600-m deep hole can be accomplished within 1.5 days in the case of 24 h drilling operations. However, to avoid sticking while drilling through ice, the drilling depth should to be limited to 540 m at a temperature of −20 °C and to 418 m at a temperature of −10 °C.
この論文では、氷床や氷河の深度600 mまでの氷コア掘削について、空気を循環して送ることで氷の切削と氷コアの輸送を連続的に行う高速掘削の実行可能性について述べている。この方法は、二重のチューブにしたドリルロッドを使うことで可能である。二重ドリルロッドの内側チューブは、ドリルの切削面から地上までの切削チップおよび氷コアの輸送経路となる。様々な氷河の状況によって空気循環掘削技術を適応するために、それに対応するドリルロッドのカッターと空気処理装置(乾燥した冷たい空気を送るための、空冷クーラー、空気貯留タンク、空気乾燥機など)を使用する必要がある。直径60mm、長さ200mmの氷コアを運ぶための空気速度は22.5m/s以上でなければならず、連続的な切削チップおよび氷コア輸送のための最小空気流量は2.3〜2.6MPaの時に6.8m3/分になる。24時間の掘削作業の場合には、600mの深さの孔を1.5日以内に掘削することが可能である。しかし、氷河や氷床の掘削中にスタックするのを避けるためには、掘削深度を−20℃の氷温では540mに、−10℃の氷温では418mに制限する必要がある。

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