[发明专利]竖向复合式掘进工艺

说明书

本发明一种竖向复合式掘进工艺，所述系统包含有钻机底盘(103)，机械手(101)安装于钻机底盘(103)上，所述钻杆移动装置(102)位于钻机底盘(103)上旁，两个封口平台(104)滑动设置于钻机底盘(103)上，且两个封口平台(104)之间竖向夹持有钻杆组件(105)，龙门架(106)安装于钻机底盘(103)上，且龙门架(106)上的动力头(108)驱动钻杆组件(105)；所述龙门架(106)的底部通过销轴与钻机底盘(103)相铰接，翻转油缸(107)的两端分别与龙门架(106)和钻机底盘(103)相铰接。本发明一种竖向复合式掘进工艺，其具有掘进的效率更高、效果更好，且整体施工成本低、施工效率高并能够在恶劣气候条件下施工的优点。

技术领域

本发明涉及一种掘进工艺，尤其是涉及一种应用于海洋作业环境下进行钻孔掘进作业的竖向复合式掘进工艺，属于海上施工技术领域。

背景技术

目前，在海洋风电施工中，竖向复合式掘进系统进行的大直径单桩嵌岩钻孔方式得到了广泛的应用；对于竖向复合式掘进系统而言，决定其性能的因素有：①施加于工作面的钻压；②提供给钻头的扭矩③钻具的转速④最大的提升能力⑤排除工作面钻渣的效率；

如今，在实际的使用过程中发现常规的掘进系统的性能存在以下不足：①钻压不足，钻压≤150T；②扭矩不足，扭矩≤1000KN.m；③排渣效率低，只有一个吸收口；

同时，在钻孔的过程中，需要拼装多节钻杆来加长钻具以实现钻孔深度的不断扩展。钻孔完毕后也需要通过拆卸一节一节的钻杆来提升取出钻具；因此拆装钻杆是钻孔施工中一个重复率高且重要的一个环节。

而且，常规嵌岩钻孔设备拆装钻杆是通过克令吊、利用人工方式进行操作，不但效率低下，而且装配效果不尽如人意；同时，常规的嵌岩钻孔设备中，多节钻杆通常采用横卧方式堆积在甲板平台上，吊装时需要先将其翻转至竖向状态后才能进行拆装，无疑进一步降低了其施工效率；而且横向堆放的方式安全性能不佳，尤其是在恶劣风浪情况下，钻杆容易发生滚动，从而影响其施工进度；

同时，常规钻机采用减压钻进的原理进行钻进工作，即钻头工作面对岩石面的钻压完全利用其自重产生，其钻压往往不够；常规钻机采用多台液压马达给钻头提供扭矩，其提供扭矩普遍偏低,从而影响嵌岩钻孔的掘进速度；

另外，对于钻杆上的钻头结构而言，常规钻头采用一个排渣口的方式在实际使用中发现存在刀具磨损大、破岩效率低的问题；因为一个排渣口的关系，使得泥浆行进到刀盘排渣口的路程较长，从而增加了钻头刀具对钻渣的无效破碎，导致刀具磨损增加寿命缩短；同时，常规的钻头在面对不同的地质环境时，需要更换不同的刀具，如岩石层需用滚刀，粘土层需用刮刀，一旦遇到地质情况不明地层，需要根据钻进参数判断地质结构，适时更换刀具，因此严重影响施工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种竖向复合式掘进工艺，其具有掘进的效率更高、效果更好，且整体施工成本低、施工效率高并能够在恶劣气候条件下施工的优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种竖向复合式掘进工艺，其特征在于：所述工艺步骤为：

步骤1、液压油缸通过升降台对钻杆施加向下的压力，钻杆将压力传导至钻头的嵌岩作业面上；动力头通过钻杆驱动钻头向下掘进钻孔；

步骤2、当钻杆向下行程达到最大位置时，动力头停止工作，松开动力头与最上端钻杆的连接；

步骤3、钻杆就位：竖向装载有钻杆的托架位于钻杆仓左上角的工作位；

步骤4、利用机械手夹持钻杆并移动至动力头和最上端钻杆之间进行组装；

步骤5、油缸一动作，将空的托架推动至钻杆仓左下角的空余位；

步骤6、油缸二动作，使得上排托架中紧靠工作位的托架带着其上的钻杆移动至工作位；