[发明专利]用于水下环境的连续管钻机系统

权利要求书

1.一种用于水下环境的连续管钻机系统，其特征在于，包括：用于提供钻孔作业所需的足够钻进力及回拖力的水下注入头、连续管、用于钻孔、扩孔及取样的钻具机构和具有与水下注入头同步控制和自动排管的水下盘管绞车，其中：连续管搭载于水下盘管绞车上，连续管的末端与钻具机构相连，作业过程中，通过水下注入头对连续管的加持力来实现连续管的推送和回拖；

所述的水下注入头包括：外框架以及设置于其内部的控制实现钻进或回拖速度连续可调并具有连续管长度测量、过载保护功能的液压系统、卡瓦结构、夹紧系统、张紧系统、角度测量单元、张力测量单元、油管矫直系统以及支撑套管。

2.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的液压系统包括：轴向柱塞马达和多级行星减速机，其中：多级行星减速机设置于轴向柱塞马达的对面，并通过中心的链轮驱动。这样设计的水下注入头结构紧凑，载荷分布均衡。

3.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的夹紧系统包括：多组夹紧油缸和滑道板，当连续油管穿过夹持区域的时候会被夹紧在油缸之间。

4.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的卡瓦结构采用快速更换连接结构，该卡瓦上增设有沟槽使其有更大的牵引力和更长的寿命，在每一个卡瓦后侧增设有聚合物衬垫使得对油管的牵引力均匀分布。

5.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的张紧系统通过两组丝杠调节机构以及链条实现，每次作业前调节张紧力调整螺栓使链条产生张紧力以防止链条松弛及由此引起的油管和夹持块损坏。

6.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的油管矫直系统由导向滚子和多组矫直滚子组成，其中一组或多组矫直滚子位置采用螺栓调整进而调整连续管的矫直度。

7.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的支撑套管包括：套管、铜合金套筒和钻头限位传感器，其中：套管作为连续管钻进的支撑结构其末端设有喇叭形开口结构。

8.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的钻具机构包括：依次相连的钻头体、定位传感器舱、泥浆马达、换向驱动器和连接器。

9.根据权利要求1所述的用于水下环境的连续管钻机系统，其特征是，所述的控制系统，包括：中央控制器、导航控制器、信号采集模块、信息传输模块、隔离模块以及电源模块等，其中：中央控制器、导航控制器与信息传输模块相连并向水面发送或接收控制信息，信号采集模块与中央控制器、导航控制器及外围传感器相连并将传感器信息转换为通讯数据传输给中央或导航控制器，隔离模块位于外围传感器与信号采集模块之间可在调试或紧急状态下隔断二者之间连接关系，电源模块与所有内部模块及外围传感器相连并提供稳定电压及电流。

10.一种基于上述任一权利要求所述系统的施工方法，其特征在于，包括钻进阶段和回拖阶段，在钻进阶段中水下注入头提供钻孔作业所需的钻进力，盘管绞车液压马达处于被动拖动状态，使绞车与注入头之间的连续管保持张紧状态；连续管与水下注入头通过定位传感器对钻头位置及姿态进行实时测量和调整，完成钻进过程的控向以及连续管与水下注入头的同步控制；在回拖阶段中水下注入头回收连续管及钻头机构，盘管绞车回收连续管并将其盘绕至滚筒上，绞车液压马达处于主动拖动状态，使钻杆产生弯曲变形并按顺序盘绕到滚筒上。