[发明专利]水下岩土钻探设备及水下岩土勘探方法有效

专利信息
申请号: 200910244128.1 申请日: 2009-12-29
公开(公告)号: CN101761311A 公开(公告)日: 2010-06-30
发明(设计)人: 张建民;张建红;张嘎;郑瑞华 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: E21B7/12 分类号: E21B7/12;E21B49/00;G01V9/00
代理公司: 北京市立方律师事务所 11330 代理人: 张磊
地址: 100084 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 水下 岩土 钻探 设备 勘探 方法
【权利要求书】:

1.一种水下岩土钻探设备,包括:

反力支撑装置,用于为水下岩土钻探设备提供反力;

真空形成装置,所述真空形成装置设置在所述反力支撑装置上, 用于在反力支撑装置中产生负压;

钻进装置,所述钻进装置设置在所述反力支撑装置内用于钻进钻 杆;

控制装置,所述控制装置设置在所述反力支撑装置内,用于控制 钻杆的钻进;以及

钻进数据测量和处理装置,所述钻进数据测量和处理装置用于测 量并处理钻杆的钻进参数;

还包括:钻杆续接装置,所述钻杆续接装置与钻进装置相邻设置, 用于续接所述钻杆;

所述钻杆续接装置包括:

至少一个联结钻杆;

联结钻杆放置装置,所述联结钻杆放置装置用于容纳所述联结钻 杆;

旋转电机,所述旋转电机用于将联结钻杆放置装置旋转至预定位 置;以及

推进直线电机,所述推进直线电机用于推进已安置的联结钻杆, 以与所述钻杆进行续接。

2.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述钻杆 续接装置还包括:

卡盘联结装置,用于在联结钻杆和所述钻杆进行续接过程中进行 卡接。

3.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述反力 支撑装置包括:

钻杆放置和控制舱,用于容纳钻杆和所述控制装置;

钻杆连接和推进舱,所述钻杆连接和推进舱与所述钻杆放置和容 纳舱相连接,用于容纳所述钻进装置;

真空钻进舱,所述真空钻进舱与所述钻杆连接和推进舱进行连 接;以及

贯入舱,所述贯入舱与所述真空钻进舱连接,用于贯入到水下岩 土内。

4.根据权利要求3所述的水下岩土钻探设备,其中,所述真空 钻进舱和所述贯入舱之间设置有分离板,用于防止水下岩土中的泥浆 进入所述真空钻进舱。

5.根据权利要求3所述的水下岩土钻探设备,其中,所述负压 为-60kPa~-80kPa。

6.根据权利要求3所述的水下岩土钻探设备,其中,所述真空 形成装置包括:

排水排气管;

水泵,所述水泵抽出所述贯入舱和真空钻进舱内的水,并通过排 水排气管排出;以及

真空泵,所述真空泵经由所述排水排气管将真空钻进舱和贯入舱 的气体排出至预定的负压。

7.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述反力 支撑装置的重量为15-30吨。

8.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,还包括对所述反 力支撑装置进行密封的密封装置。

9.根据权利要求6所述的水下岩土钻探设备,还包括:

水土分离装置,所述水土分离装置与所述排水排气管连接,用于 对流经所述排水排气管内的水执行水土分离。

10.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述钻进 装置包括:

钻杆;

钻进位置传感器,用于检测钻杆钻进到预定位置后,触发钻进停 止信号;以及

用于驱动钻杆钻进的电机,所述电机在接收到所述停止信号之后 停止驱动。

11.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述控制 装置配置成用于自动执行下述中的至少之一:钻杆连接过程控制、钻 杆自动推进控制以及钻进数据测量和处理控制。

12.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,还包括:水下监 控装置,用于在水下作业时进行过程监控。

13.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,还包括:岩土工 程反馈分析与评价装置,用于对所述钻进参数进行分析和评价。

14.根据权利要求1所述的水下岩土钻探设备,其中,所述水下 岩土钻探设备的水下勘探深度为30-1000m。

15.一种水下岩土勘探方法,该方法利用权利要求1-14中任一 所述的水下岩土钻探设备进行水下岩土勘探,所述方法包括下述步 骤:

将所述水下岩土钻探设备下沉至水下岩土区域;

利用所述真空形成装置将所述水下岩土钻探设备吸力贯入所述 水下岩土区域内;以及

利用钻杆执行水下岩土钻探。

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