CN117166923A - 一种系统集成的移动式海底浅钻装备及其布放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系统集成的移动式海底浅钻装备及其布放方法，包括母船、海底浅钻装备、布放模块，所述海底浅钻装备包括海底浅钻装备本体和设置在所述海底浅钻装备本体上的钻进取样动力模块和移动模块，以实现对海底的探测采样；其中，所述钻进取样动力模块包括动力装置和钻杆，所述动力装置为所述钻杆的伸缩和旋转提供动力，用于海底浅钻装备对海底的钻探取样工作；所述移动模块包括行走履带装置和推进式螺旋桨，用于调整海底浅钻装备在海床中的水平和垂直位置；所述布放装置，用于将所述母船上的所述海底浅钻装备布放到海底。可实现海底浅钻装备在海底的移动和灵活的布放和回收，增加勘探范围和效率，提高海底浅钻装备的工作效率和安全性。

Description

一种系统集成的移动式海底浅钻装备及其布放方法

技术领域

本发明涉及深海浅钻装置钻探取心技术领域，具体涉及一种系统集成的移动式海底浅钻装备及其布放方法。

背景技术

海底矿产资源开发是当前全球矿业领域的热点问题之一。然而，由于海底环境的复杂性，海底矿产资源的开发与勘探成为极具挑战性的工作。海底浅钻是一种在海底进行地质勘探和研究的重要手段，其通过在海底进行钻探获取地下资源信息。

在海底浅钻作业中，传统的海底浅钻装备通常采用固定式布放装置，其需要在海底利用抛锚的形式固定设备，通过钻杆等装置进行海底浅钻的工作。然而，固定式布放装置受到海流、风浪等因素的影响，其在海底移动和工作效率等方面存在一定的局限性，布放精度较低，无法满足高精度要求。传统的布放方式是通过固定式钻机进行作业，这种方式存在着钻机重量大、布放不灵活、作业效率低等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种系统集成的移动式海底浅钻装备及其布放方法，解决了固定式海底浅钻装备的移动、布放存在的问题，具有灵活布放、高精度、安全可靠等优点，可广泛应用于海洋工程领域。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案：

一种系统集成的移动式海底浅钻装备，包括母船、海底浅钻装备、布放模块；

所述海底浅钻装备，包括海底浅钻装备本体和设置在所述海底浅钻装备本体上的钻进取样动力模块和移动模块，以实现对海底的探测采样；其中，

所述钻进取样动力模块，包括动力装置和钻杆，所述动力装置为所述钻杆的伸缩和旋转提供动力，用于海底浅钻装备对海底的钻探取样工作；

所述移动模块，包括行走履带装置和推进式螺旋桨，用于调整海底浅钻装备在海床中的水平和垂直位置；

所述布放装置，用于将所述母船上的所述海底浅钻装备布放到海底。

优选地，还包括控制系统，用于控制系统集成的移动式海底浅钻装备的作业。

优选地，所述海底浅钻装备，还包括浮力模块，为海底浅钻装备的布放回收减轻负担。

优选地，所述布放装置，包括设置在所述母船上的井架升起机构、脐带缆绞车和连接缆，所述连接缆的一端连接所述脐带缆绞车，并通过所述井架升起机构的导向机构连接所述海底浅钻装备。

优选地，所述布放装置，包括设置在所述母船上的甲板A型架、脐带缆绞车和连接缆，所述连接缆的一端连接所述脐带缆绞车，并通过所述甲板A型架的导向机构连接所述海底浅钻装备。

优选地，所述连接缆，包括脐带缆、吊运钢丝绳和光电复合缆，所述脐带缆的一端与所述脐带缆绞车连接，其另一端与所述吊运钢丝绳、光电复合缆连接。

优选地，所述海底浅钻装备，包括用于观察海底环境的摄像头。

优选地，所述海底浅钻装备，还包括设置在所述海底浅钻装备本体上的坐底调平模块。

优选地，所述海底浅钻装备本体上设置有电子控制盒。

一种系统集成的移动式海底浅钻装备的布放方法，所述方法基于一种系统集成的移动式海底浅钻装备，包括如下步骤：

S1、将海平面的移动式海底浅钻装备随母船航行至指定目标海域；

S2、将移动式海底浅钻装备和控制系统、布放装置安装在母船合适的位置，再通过对井架起升机构或甲板A型架的导向机构的操作，将海底浅钻装备通过月池或舷边送至海底布放；

S3、通过控制系统控制脐带缆绞车，将连接有脐带缆的海底浅钻装备布放至到海床中需要钻探的基本位置；

S4、通过控制系统控制海底浅钻装备的移动模块、坐底调平模块，通过观察摄像头和相关传感器，操作推进式螺旋桨和行走履带装置，调整海底浅钻装备的水平和垂直位置，打开坐底调平装置；

S5、通过控制系统控制动力装置，以实现钻杆的伸缩和旋转，使海底浅钻装备进行钻探取样工作；

S6、钻探工作完成后，再通过控制系统控制钻杆的伸缩和旋转，将钻进取样动力模块和探测样品回收；

S7、通过控制系统控制移动模块、坐底调平模块，海底浅钻装备移向下一个探测位置；

S8、重复以上步骤S1～S7，直至所有探测点完成钻探完成后，通过控制系统的反向操作控制，将海底浅钻装备回收到母船上。

本发明的有益效果为：可解决传统海底浅钻装备布放不灵活的问题，可实现海底浅钻装备在海底的移动和灵活的布放和回收，增加勘探范围和效率，提高海底浅钻装备的工作效率和安全性，降低勘探成本和风险。其适应船型范围广，既可以是大型的钻井井架式船只或平台，也可以为普通的海工船只，具有较高的市场选择性。

附图说明

图1为本发明母船为井架起升机构、月池式的海底浅钻装备布放、连接流程示意图；

图2为本发明母船为后甲板A架式的海底浅钻装备布放、连接流程示意图；

图3为本发明的系统集成的移动式海底浅钻装备结构示意图；

图4为本发明的结构俯视状态示意图。

其中，图中标记如下：1、母船；2、海底浅钻装备本体；3、井架起升机构；4、月池；5、控制系统；6、脐带缆绞车；7、脐带缆；8、吊运钢丝绳；9、光电复合缆；10、海床；11、钻进取样动力模块；12、海平面；13、甲板A型架；14、导向机构；15、浮力模块；16、光电复合缆接头；17、浅钻装备主吊装点；18、坐底调平模块；19、摄像头；20、推进式螺旋桨；21、行走履带装置；22、压力补偿装置；23、电子控制盒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

如图1至图4所示，本发明提供了一种系统集成的移动式海底浅钻装备，包括母船1、海底浅钻装备、布放模块；

海底浅钻装备，包括海底浅钻装备本体2和设置在海底浅钻装备本体2上的钻进取样动力模块11和移动模块，以实现对海底的探测采样；其中，

钻进取样动力模块11，包括动力装置和钻杆，动力装置为钻杆的伸缩和旋转提供动力，用于海底浅钻装备对海底的钻探取样工作；能够实现海底浅钻装备在海底复杂地形下的移动位置，并且可以根据海洋环境实时调整设备姿态，从而实现对海底的大面积探测和采样，给海底探测带来更多选择；

移动模块，包括行走履带装置21和推进式螺旋桨20，用于调整海底浅钻装备在海底中的水平和垂直位置；

布放装置，用于将母船1上的海底浅钻装备布放到海底。

在使用时，通过母船1上对布放装置的操作将海底浅钻装备下放到海底布放，通过集成装置完成对海底浅钻装备的精确移动就位，实现海底浅钻装备的海底作业任务，方便布放和回收；完成工作后，反向操作即可回收整个装置。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，还包括控制系统5，用于控制系统集成的移动式海底浅钻装备的作业。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，海底浅钻装备，还包括浮力模块15，在长期的海底作业提供上浮力，减轻了装备的水下重量，为海底浅钻装备的布放回收减轻了负担。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，布放装置，包括设置在母船1上的井架升起机构3、脐带缆绞车6和连接缆，连接缆的一端连接脐带缆绞车6，另一端通过井架升起机构3的导向机构14连接海底浅钻装备。通过对母船1主甲板上的井架起升机构3、脐带缆绞车6的操作，控制吊运钢丝绳8和脐带缆7的运动，从而实现将浅钻装备通过月池4从海平面10到海底的移动和布放。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，布放装置，包括设置在母船1上的甲板A型架13、脐带缆绞车6和连接缆，连接缆的一端连接脐带缆绞车6，并通过甲板A型架13的导向机构14连接海底浅钻装备。通过对母船1主甲板上的甲板A型架13、脐带缆绞车6的操作，控制吊运钢丝绳8和脐带缆7的运动，从而实现将浅钻装备通过月池4从海平面10到海底的移动和布放。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，连接缆，包括脐带缆7、吊运钢丝绳8和光电复合缆9，脐带缆7的一端与脐带缆绞车6连接，其另一端与吊运钢丝绳8、光电复合缆9连接。海底浅钻装备本体2上设置有用于连接吊运钢丝绳8的浅钻装备主吊装点17和用于连接光电复合缆9的光电复合缆接头16；辅之控制系统，可实现对海底浅钻装备的远程操作，实现海底浅钻装备在海底的作业。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，海底浅钻装备，包括用于观察海底环境的摄像头19，不需要全天候额外的水下机器人的守候，使得作业过程面对复杂恶劣的海洋环境也能够快速判断调整，提高了工作效率和安全性。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，海底浅钻装备，还包括设置在海底浅钻装备本体2上的坐底调平模块18，用于调整移动之后位置有所偏移的海底浅钻装备，使其水平、垂直位置归零。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，海底浅钻装备本体2上设置有电子控制盒23，电子控制盒23设置有集成接线控制箱，通过向电磁阀箱传输控制信号，实现对电磁阀、液压阀的动作控制。

在上述的一种系统集成的移动式海底浅钻装备中，海底浅钻装备本体2上的压力补偿模块22，可使液压系统的液压油返回压力与海水压力相平衡，在不同水深下根据海水静液柱压力的不同而变化调整。

一种系统集成的移动式海底浅钻装备的布放方法，所述方法基于一种系统集成的移动式海底浅钻装备，包括如下步骤：

S1、将海平面12的移动式海底浅钻装备随母船1航行至指定目标海域；

S2、将移动式海底浅钻装备和控制系统5、布放装置安装在母船1合适的位置，再通过对井架起升机构3或甲板A型架13的导向机构14的操作，将海底浅钻装备通过月池4或舷边送至海底布放；

S3、通过控制系统5控制脐带缆绞车6，将连接有脐带缆7的海底浅钻装备布放至到海床10中需要钻探的基本位置；

S4、通过控制系统5控制海底浅钻装备的移动模块、坐底调平模块18，通过观察摄像头19和相关传感器，操作推进式螺旋桨20和行走履带装置21，调整海底浅钻装备的水平和垂直位置，打开坐底调平模块18；

S5、通过控制系统5控制动力装置，以实现钻杆的伸缩和旋转，使海底浅钻装备进行钻探取样工作；

S6、钻探工作完成后，再通过控制系统5控制钻杆的伸缩和旋转，将钻进取样动力模块11和探测样品回收；

S7、通过控制系统5控制移动模块、坐底调平模块18，海底浅钻装备移向下一个探测位置；

S8、重复以上步骤S1～S7，直至所有探测点完成钻探完成后，通过控制系统5的反向操作控制，将海底浅钻装备回收到母船1上。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种系统集成的移动式海底浅钻装备，包括母船、海底浅钻装备、布放模块，其特征在于，

所述海底浅钻装备，包括海底浅钻装备本体和设置在所述海底浅钻装备本体上的钻进取样动力模块和移动模块，以实现对海底的探测采样；其中，

所述钻进取样动力模块，包括动力装置和钻杆，所述动力装置为所述钻杆的伸缩和旋转提供动力，用于海底浅钻装备对海底的钻探取样工作；

所述移动模块，包括行走履带装置和推进式螺旋桨，用于调整海底浅钻装备在海底中的水平和垂直位置；

所述布放装置，用于将所述母船上的所述海底浅钻装备布放到海底。

2.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：还包括控制系统，用于控制系统集成的移动式海底浅钻装备的作业。

3.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述海底浅钻装备，还包括浮力模块，为海底浅钻装备的布放回收减轻负担。

4.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述布放装置，包括设置在所述母船上的井架升起机构、脐带缆绞车和连接缆，所述连接缆的一端连接所述脐带缆绞车，并通过所述井架升起机构的导向机构连接所述海底浅钻装备。

5.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述布放装置，包括设置在所述母船上的甲板A型架、脐带缆绞车和连接缆，所述连接缆的一端连接所述脐带缆绞车，并通过所述甲板A型架的导向机构连接所述海底浅钻装备。

6.根据权利要求5所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述连接缆，包括脐带缆、吊运钢丝绳和光电复合缆，所述脐带缆的一端与所述脐带缆绞车连接，其另一端与所述所述吊运钢丝绳、光电复合缆连接。

7.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述海底浅钻装备，包括用于观察海底环境的摄像头。

8.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述海底浅钻装备，还包括设置在所述海底浅钻装备本体上的坐底调平装置。

9.根据权利要求1所述的系统集成的移动式海底浅钻装备，其特征在于：所述海底浅钻装备本体上设置有电子控制盒。

10.一种系统集成的移动式海底浅钻装备的布放方法，所述方法基于权利要求1～9所述的装备，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将海平面的移动式海底浅钻装备随母船航行至指定目标海域；

S2、将移动式海底浅钻装备和控制系统、布放装置安装在母船合适的位置，再通过对井架起升机构或甲板A型架的导向机构的操作，将海底浅钻装备通过月池或舷边送至海底布放；

S3、通过控制系统控制脐带缆绞车，将连接有脐带缆的海底浅钻装备布放至到海床中需要钻探的基本位置；

S4、通过控制系统控制海底浅钻装备的移动模块、坐底调平模块，通过观察摄像头和相关传感器，操作推进式螺旋桨和行走履带装置，调整海底浅钻装备的水平和垂直位置，打开坐底调平装置；

S5、通过控制系统控制动力装置，以实现钻杆的伸缩和旋转，使海底浅钻装备进行钻探取样工作；

S6、钻探工作完成后，再通过控制系统控制钻杆的伸缩和旋转，将钻进取样动力模块和探测样品回收；

S7、通过控制系统控制移动模块、坐底调平模块，海底浅钻装备移向下一个探测位置；

S8、重复以上步骤S1～S7，直至所有探测点完成钻探完成后，通过控制系统的反向操作控制，将海底浅钻装备回收到母船上。