[发明专利]基于远程控制潜水器的取芯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采集海底样本的取芯系统，尤其是涉及一种基于远程控制潜水器的取芯系统。

背景技术

在对浅层水下天然气水合物的沉积进行探测时，需要对海底沉积物进行取样和测试，特别是取芯工作有利于获取海底沉积物性质的知识。

为了能够收集海底沉积物的样品，通常是将一个大型的地质钻探基盘通过绞车系统从水面船舶降到海底。一个钻井管通过绞车从船舶上降低到海床执行取芯操作。使用地质钻探基盘的主要目的是在海底地层钻井和取芯作业中能够抵消钻井对其施加的反作用力。此操作需要大型和昂贵的船舶来实现操作。

钻井和海底沉积物取芯的另一种方法是，一个较小的船舶利用绞车系统在海底部署一个小型自动钻机，之后远程控制潜水器(Remote Operated Vehicle)将这台水下小型自动钻机与水面船舶的动力和控制连接起来。

现如今海底岩芯取样领域可以用于水平且长度较短的单筒取芯系统，取芯作业反力与ROV推进器的力抵消，这限制了只能在ROV能够从松软的海底沉积物中取回岩芯的地方使用。这样的系统不能用于垂直海底沉积物取芯，除非是海床很软的地方，因为ROV的垂直推力是有限的。ROV设计主要是在水中自然重量，或稍轻，所以垂直推力是唯一可用来抵消海底采样反作用力。此外，由于ROV不固定在海床上，想要保持取芯作业在精确位置，是一个相当大的挑战。

近期有一个改进的技术，ROV可以携带吸力锚下到海底，ROV安装的海水泵可以使吸力锚内部和外部形成压力差，周围海水的压力会迫使吸力锚进入到软质海底。运用这种方法，ROV将能固定在海床上，可以提供额外的抵抗力来抵消取芯作业带来的反作用力。这样的吸力锚只能在海底沉积物足够柔软的情况下才能渗透海底沉积物的表层。

但是，目前位置，使用ROV在坚硬无比的海床进行垂直海底取芯作业是不可能的。除此之外，在海底取芯完成后。取芯样本带回到水面环境时，不能保持其深海压力。此外，当ROV在失去动力或者控制的情况下，不能够与其连接的取芯单元解锁，对ROV的紧急海底回收造成很大的不便。要获得一个深海压力下的岩芯，当今唯一可能的办法是，连续长度的取芯钻杆的所有垂直和旋转的力由水面船舶直接提供。

现如今，为了从坚硬的海底取得海底样本，需要使用一根长度较长的连续的钻管和一个包含保压舱的取芯组件，并在船舶上对该钻管和取芯组件进行控制。这个取芯组件随着取芯管从水面船降落到海床面，现在可以利用这个技术获取原压的海底岩心。保压舱是取芯管的一部分，保压舱可以在钻管内回收到海面船。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷中的至少一种，因此本发明提供一种基于远程控制潜水器的取芯系统，该取芯系统能够同时在软质和硬质的海底顺利地进行取芯作业，且能够保持从海底取出的样品(岩心)的原始状态，且能够在紧急情况下，对ROV进行紧急回收等。

根据本发明的一个方面，提供一种基于远程控制潜水器的取芯系统，所述取芯系统包括：

一种基于远程控制潜水器的取芯系统，包括：

远程控制潜水器(ROV)，其适于被远程地控制；

连接框架，其连接到所述远程控制潜水器的底部；

取芯台架，其可释放地连接到所述连接框架的底部；

至少一个钻锚，连接至所述取芯台架，且与所述取芯台架之间的夹角是可调节的，且被构造为被所述远程控制潜水器控制，以在所述取芯台架保持水平的状态下，锚固在软质和/或硬质海底中；

至少一个取芯组件，所述至少一个取芯组件垂直地连接至所述取芯台架，且适于在所述至少一个钻锚锚固在海底中之后，在所述远程控制潜水器控制下从海底取得软质和/或硬质海底的样本。

根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个钻锚包括四个钻锚，所述四个钻锚设置在所述取芯台架的两个对角线的端部上，以使得在所述钻锚的作业期间，所述取芯系统的自身重力以及海底岩心施加给所述钻锚的反作用力能够抵消了取芯过程中由海底产生的反作用力。

根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个钻锚中的任一个与水平的取芯台架之间的夹角位于0°至90°的范围内。

根据本发明的一个优选实施例，所述取芯系统还包括至少一个角度调整装置，其被构造成驱动所述锚钻相对于所述取芯台架枢转，从而调节所述锚钻相对于所述取芯台架的角度。

根据本发明的一个优选实施例，所述角度调整装置包括：