CN101643110A - 单侧悬臂式水上勘探平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单侧悬臂式水上勘探平台系统，包括工作船，所述工作船上设多个锚机；单侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出船体一侧，在支架上铺设地板和槽钢，其中槽钢位置与型钢相对应，槽钢通过支架与型钢固定连接，支架和地板伸出船体的部分为工作区悬臂侧；钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；设备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧内的钻机和位于船体上的泥浆泵。本发明简易、低成本，用于水下勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得以进行。

Description

单侧悬臂式水上勘探平台系统

技术领域

本发明涉及一种水上工程地质勘探辅助系统，具体说是一种单侧悬臂式水上勘探平台系统。

背景技术

目前水上工程地质勘探所需的平台系统存在以下缺陷：1)由于受作业区域地况、地貌、风浪、潮流等自然条件影响，因此，对船舶稳性要求较高，使用一般的勘探平台无法满足作业条件；2)水上勘探孔具有一定深度，有效作业时间相对较短，钻机类型、钻杆起落速度、泥浆循环等已形成一套工艺流程，单台钻机难以满足水上深孔勘探钻进的需求；3)钻塔的有效高度直接影响钻进速度和质量，若偏高，船舶稳性差，易摇摆；若偏低，钻塔不能承受钻杆、套管立根及提引力的作用，且影响上下提钻的速度；4)水上勘探时，泥浆稀释快，难以循环回收，易造成水上环境污染；5)若采用类似海上石油开采使用的平台系统，所需设备、人员等投入非常庞大，勘察费用昂贵，一般工程勘察工作无法接受的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简易、低成本勘探平台系统，用于水下勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得以进行。

本发明采用以下技术方案：

一种单侧悬臂式水上勘探平台系统，包括工作船，所述工作船上设多个锚机；单侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出船体一侧，在支架上铺设地板和槽钢，其中槽钢位置与型钢相对应，槽钢通过支架与型钢固定连接，支架和地板伸出船体的部分为工作区悬臂侧；钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；设备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧内的钻机和位于船体上的泥浆泵。本发明简易、低成本，用于水下勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得以进行。

优选地，所述型钢是工字钢，有多个螺栓依次通过槽钢的凹槽部分、支架，与工字钢连接。

优选地，所述支架为木方，所述地板为木质地板。

优选地，所述工作区悬臂侧上设有木方做的防护栏杆。

进一步地，所述钻塔为三角钻塔，包括左、中、右支承脚，其中左、右支承脚长度相等，各支承脚顶端通过天心螺栓连接，底部通过三个万向底座与地板、木方固定，各支承脚之间还通过加固横梁两两连接。

优选地，所述加固横梁有上下两组，还有一个二平台与上组加固横梁连接，中支承梁上设多个踏板。

进一步地，还包括泥浆回收系统，所述泥浆泵通过高压导管与钻杆一端连接，钻杆另一端为钻头；钻杆外设套管，套管一端连同钻头钻入地层，另一端设有旁通套管接头，该接头通过软管与泥浆池连接，泥浆池连接泥浆泵，形成泥浆循环回路；所述泥浆池内设过滤网。

优选地，所述泥浆池设于船舱内，所述过滤网有粗泥浆过滤网、细泥浆过滤网两层。

进一步地，所述设备还包括两台多级变速卷扬机，所述钻机为主动力XY型钻机。

优选地，所述工作船为单体自航平底工程船舶。

本发明具有以下有益效果：

(1)整个勘探平台系统模块化设计，标准化结构，成本低，且各零件间螺栓连接，拆卸简便。

(2)根据气候、水深、钻孔深度等需求，选用单体自航平底工程船舶，配备一定数量的锚机，适应不同水深工程地质勘探。

(3)设计合理的钻塔垂直有效高度，这样可以在上下钻具时节省接、卸钻杆的时间。钻塔支承脚选用中空轻质高强度钢，结构合理且稳固。

(4)双台多级变速卷扬机，最大提升速度达到1米/秒，轮流上下提引，达到不间断提卸钻杆目的，从而减少非钻进时间；而且双台卷扬机加上主动力XY型钻机，在处理钻孔卡钻时大大提高了起重能力，从而增加了水上勘探的安全性。

(5)实现了泥浆回收循环使用。加工相应的旁通套管接头、双重滤网、回收池，泥浆循环使用，节约了资源，减少了对环境的污染。

附图说明

图1为本发明所涉及的勘探平台系统的结构示意图。

图2为泥浆回收系统的示意图。

具体实施方式

参见图1，勘探平台系统包括工作船，在船体15艏艉装有锚机16，用于水上抛锚定位。根据气候、水深、钻孔深度等需求，选用合适单体自航平底工程船舶，配有4～6只铁锚及相配套的电动液压锚机16，使之适应工程地质勘探。定位时4锚呈交叉分布，6锚呈米字形分布，与单体自航平底工程船连接。

在工作船船体15上搭建勘探平台。在主甲板上平行设置两根工字钢14，跨距根据船宽而定。工字钢14与船体15焊接(刚性)连接。两根工字钢14上横跨设若干根木方1。在木方1上，对应于工字钢14的位置布设两根槽钢13，多个螺栓12从上往下穿过槽钢13、木方1、工字钢14，通过螺帽固定在工字钢14的凹槽内，由此固定木方1。由图可知，木方1是勘探作业平台的肋骨基础，木方1伸出船体15一侧而形成一个单侧悬臂平台，木方1和地板2伸出船体15的部分为工作区悬臂侧8，在木方1上铺设厚度大于50mm的木质地板2，地板2上还将安装三角钻塔、钻探设备等。采用矩形木方作为防护栏杆3，在超出船体15的地板2上开出一个圆孔29作为钻探孔钻进位置，安放套管26。钻机19把钻杆25沿着套管26钻入土层中。

单侧悬臂勘探平台上设三角钻塔，具体说是钻塔垂直重心点在工作区悬臂侧8的圆孔29上，三角钻塔包括万向底座20和三根支承脚。由三个万向底座20作为钻塔的支撑基点，在地板2上形成等腰三角形，同样用螺栓穿过万向底座20、地板2、与木方1固定。三根支承脚分别是左、右支承脚5、7和中支承脚6，中支承脚6略短于左、右支承脚，顶部通过天心螺栓4连接。三角钻塔上还有加固横梁11作为加固件，见图1，在钻塔设上下两组加固横梁11，各组支承梁之间、加固横梁11与钻塔之间都是螺栓固定和连接。在上组加固横梁上还设有二平台9，这是为作业人员提供的辅助平台(因此整个系统为双平台结构)，通过加固横梁11与三角钻塔的左、中支承脚6连接。在中支承脚6上设便于工作人员攀爬的踏板10，采用防滑轻质钢材设计，嵌入在中支承脚6上，至此，三角高架双层钻塔得以完成。

在勘探平台上设置勘探设备及工具，三角钻塔下布置套管26、钻杆25和主钻机19，套管26上端固定在三角钻塔的重心点圆孔29处。由于主钻机的重心已处于船体15外，17卷扬机与泥浆泵18必需安装在船体15内指定的位置上，其中卷扬机17有两台，为多级变速卷扬机。主钻机单台，为主动力XY型钻机19。

本发明还设置泥浆回收系统。通过圆孔29设一套管26，钻杆25连通钻头27穿入其中，泥浆泵18通过高压导管24与钻杆25在水上的一端连接。套管26一端在泥浆内，另一端连接旁通套管接头28，见图2，具体说旁通套管接头28旋入套管26上端圆孔29上，一侧连接软管，通过该软管通到船舱内的泥浆池23。泥浆池23内设双层过滤网，分别为粗泥浆过滤网21、细泥浆过滤网22，泥浆池23同时与泥浆泵18连接。

如图2所示，勘探平台上的泥浆泵18从泥浆池23吸入泥浆，增压后通过泥浆高压导管24，压入钻杆25内，从钻杆25底部钻头27的两侧，即钻头27与套管26之间的空隙上溢，由此起到泥浆护壁作用；泥浆从钻杆25底部沿套管26内侧流回旁通套管接头28并从A处溢出，流经软管通过B处到达泥浆池23，通过两层粗、细过滤网21、22过滤达到可用标准，再从C处由泥浆泵18吸收增压后循环使用。

本发明模块化设计，标准化结构，成本低，且各零件间螺栓连接，拆卸简便；根据气候、水深、钻孔深度等需求，选用一定吨位的单体自航平底工程船舶，配备一定数量的锚机，可适应工程地质勘探；设计合理的钻塔垂直有效高度，这样可以在上下钻具时节省接、卸钻杆的时间；钻塔支承脚选用中空轻质高强度钢，结构合理且稳固。双台多级变速卷扬机，最大提升速度达到1米/秒，轮流上下提引，达到不间断提卸钻杆目的，从而减少非钻进时间；而且双台卷扬机加上主动力XY型钻机，在处理钻孔卡钻时大大提高了起重能力，从而增加了水上勘探的安全性；实现了泥浆回收循环使用；加工相应的旁通套管接头、双重滤网、回收池，泥浆循环使用，节约了资源，减少了对环境的污染。

Claims (10)

1.一种单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是包括

工作船，所述工作船上设多个锚机(16)；

单侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出船体(15)一侧，在支架上铺设地板(2)和槽钢(13)，其中槽钢(13)位置与型钢相对应，槽钢(13)通过支架与型钢固定连接，支架和地板(2)伸出船体(15)的部分为工作区悬臂侧(8)；

钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；

设备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧(8)内的钻机(19)和位于船体(15)上的泥浆泵(18)。

2.根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述型钢是工字钢(14)，有多个螺栓(12)依次通过槽钢(13)的凹槽部分、支架，与工字钢(14)连接。

3.根据权利要求2所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述支架为木方(1)，所述地板(2)为木质地板。

4.根据权利要求3所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述工作区悬臂侧(8)上设有木方做的防护栏杆(3)。

5.根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述钻塔为三角钻塔，包括左、中、右支承脚(5、6、7)，其中左、右支承脚(5、7)长度相等，各支承脚顶端通过天心螺栓(4)连接，底部通过三个万向底座(20)与地板(2)、木方(1)固定，各支承脚之间还通过加固横梁(11)两两连接。

6.根据权利要求4所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述加固横梁(11)有上下两组，还有一个二平台(9)与上组加固横梁连接，中支承脚(6)上设多个踏板(10)。

7.根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：还包括泥浆回收系统，所述泥浆泵(18)通过高压导管(24)与钻杆(25)一端连接，钻杆(25)另一端为钻头(27)；钻杆(25)外设套管(26)，套管(26)一端连同钻头(27)钻入地层，另一端设有旁通套管接头(28)，该接头通过软管与泥浆池(23)连接，泥浆池(23)连接泥浆泵(18)，形成泥浆循环回路；所述泥浆池(23)内设过滤网(21，22)。

8.根据权利要求6所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述泥浆池(23)设于船舱内，所述过滤网有粗泥浆过滤网(21)、细泥浆过滤网(22)两层。

9.根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述设备还包括两台多级变速卷扬机(17)，所述钻机(19)为主动力XY型钻机。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是：所述工作船为单体自航平底工程船舶。

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