[发明专利]水下岩土钻探设备及水下岩土勘探方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土钻探，尤其是涉及一种用于水下、特别是海底的岩土 勘测的水下岩土钻探设备及其水下岩土勘探方法。

背景技术

二十一世纪是海洋资源开发的新世纪，世界各国把开发海洋、发展海洋经 济和海洋产业作为国家发展的战略目标。随着海洋产业的发展，海洋不但会成 为人类未来重要的资源、特别是能源基地，也会成为世界各国争夺扩展和发展 空间的主要战场。在对未知与未来的探测方面，深海洋底与太空一样，具有很 强的吸引力和挑战性。随着人类开发深水资源步伐的不断加快与深水资源开发 相关的工程技术已经和正在成为世界工业史上科技创新的热点之一。

我国已将海洋资源开发作为国家的重大需求，开发和利用海洋作为国家的 基本国策。海洋资源开发对我国具有重大战略意义，同时机遇和挑战并存。深 海水下岩土工程勘察与探测设备及技术是海上采油平台等大型海工设施的设 计与施工中不可或缺的关键支撑技术，也是制约我国深海开发的关键技术。开 发海洋岩土工程勘探设备和测控技术对我国深海资源开发具有重要的工程价 值和实用意义，并将填补国内海洋岩土工程勘探技术的空白，为进行海洋岩土 工程特性研究、大型海洋工程结构物-岩土相互作用和安全评价提供有力的技 术支持。

深海水下岩土工程勘察与探测设备及技术是海上采油平台等大型海工设 施的设计与施工中的关键支撑技术，但我国目前拥有的海洋水下岩土工程勘探 技术主要是由国外购进或者租借的、且仅适用于水深30米以浅的近海或近岸 工程。对30米以深、特别是100米到1000米水深的海底岩土工程勘察工作， 基本上是委托美国、日本和荷兰等海洋科技发达国家的公司来完成的，难以充 分掌握第一手资料并造成有关信息情报流失。所以，在深海水下岩土工程勘察 与探测技术方面，我国基本上没有拥有自己独立知识产权的设备和技术，这已 成为严重制约我国深海采油平台等大型海洋工程设施建设中的重大瓶颈技术 难题之一。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一 个目的在于提出一种可在不同尺度的深水中进行岩土工程探测的水下岩土钻 探设备。

进一步地，本发明需要提供一种可在不同尺度的深水中进行岩土工程探测 的水下岩土勘探方法。

根据本发明的水下岩土钻探设备，可以包括：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，所述真空形成装置可以设置在所述反 力支撑装置上，用于在反力支撑装置中产生负压；钻进装置，所述钻进装置可 以设置在所述反力支撑装置内用于钻进钻杆；控制装置，所述控制装置可以设 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可以用于测量并处理钻杆的钻进参数。

根据本发明的水下岩土钻探设备以钻进方式勘查海底泥面以下岩土层，由 于所述反力支撑装置为水下岩土钻探设备的钻进提供足够的反力，从而使得所 述水下岩土钻探设备可以在水下进行安全工作，并可获得水下的钻进参数，从 而可得到岩石和土体物理力学特性参数及其沿深度的变化，并确定海洋岩土地 基的承载能力和模量。

另外，根据本发明的水下岩土钻探设备还具有如下附加技术特征中的至少 一个：

根据本发明的一个实施例，所述水下岩土钻探设备还包括：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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，当旋转电机将联结钻杆放置装置旋转至预定位 置时，卡盘联结装置与预定容纳孔相卡接，使预定的联结钻杆通过卡盘连接装 置由推进杆推动，进而与钻杆进行续接。