[发明专利]一种连续杆钻进式水平定向钻及水下无人穿缆作业方法

说明书

本发明提供了一种连续杆钻进式水平定向钻及水下无人穿缆作业方法，通过特殊的液压加载楔形夹持机构实现连续杆钻进施工工艺，液压加载楔形夹持机构在受到液压缸加载作用力的情况下，所述楔形夹持机构的两个楔式夹套同时向相反方向运动，并分别挤压各自对应的楔形夹块，楔形夹块受到夹持套的径向分力而自动夹紧连续性钻杆并保持位置相对固定，在抱夹式动力头的推进下，将整个楔形夹持机构连同连续性钻杆共同向预定方向旋转推进；由于本发明实现了，连续杆钻进，一次性连接钻杆，中途无需新接钻杆，解决了水平钻机水下钻进的难题，实现水下无人穿缆作业，实现对沉船打捞过程中钢缆的快速穿引工作，解决原来工作中对人员的依赖程度高，作业强度大，作业时间长，作业效率低，甚至影响沉船打捞工程成败的问题。

技术领域

本发明涉及水下沉船打捞技术领域，具体地说，涉及一种连续杆钻进式水平定向钻及作业方法。

背景技术

目前，沉船打捞一直是人工进行打捞钢缆的穿引作业。主要作业过程是潜水员先在沉船两侧相应位置冲两个泥坑，然后潜水员在冲好的泥坑中，用攻泥器借助喷射头高压水的冲力，在船底泥沙中冲出一个洞孔到船体另一侧，由于船体较长而攻泥器的管子短，每当潜水员攻过一节管子都要探摸攻泥器方向是否准确，以便及时纠偏。当预计需要攻穿的攻泥器节管数已全部攻过船底时，在最后一节管旁侧的接头上接压缩空气，当空气从攻泥器顶端冒出时，另一名潜水员在沉船另一舷的泥坑中可摸到攻泥器顶端，并在其上栓紧一根细钢缆，通知对面潜水员收拉攻泥器，再将细钢缆拉过船底。当引过细钢缆绳后，在细钢缆绳端接一根较粗的钢缆绳作为引索，通知工程船作业人员收绞细钢缆绳将引索拉过船底，并在引索末端接打捞钢缆，工程船再绞拉引索拖打捞钢缆过船底，直至打捞钢缆两端各按规定长度露出在沉船两舷旁为止，再通过穿缆机构将钢缆连接实现穿缆工作。

该方法易受水下作业环境限制，对人员依赖度高，对潜水员来说作业强度大，花费时间长，往往占据整个打捞工程时间一半以上，甚至直接关系到打捞工程的成败，对打捞作业造成了很大的不利影响。

如何实现水下无人穿缆，提高穿缆作业的效率，是当下沉船打捞领域迫切需要解决的问题，各个机构也提出了不同的解决方案，比如公开号为CN108032971A的专利公开了一种基于HDD穿缆技术的水下导向架及其工作方法，该专利提出将陆地常用的水平定向钻机技术应用在水下沉船打捞穿缆作业上，在打捞船上设置水平定下钻机，以一定角度向水下沉船底部钻进穿缆，该专利为了保障钻杆方向的准确性，采用导向架设置，理论上该专利能够实现利用水平定向钻机完成穿缆作业，而实际操作上，因水面距离水底的距离较大，因为钻杆的入泥角度不能过大（一般不能超过20°），而为了保证合适的入泥角度，打捞船与沉船位置的水平距离至少是水深的1.75倍以上，水平钻机距离入泥点过远，极大的影响钻进的稳定性和准确性，且施工作业范围太大，因为打捞沉船的作业周期往往会很长，打捞施工作业范围过大，会进一步加剧航道堵塞，因此该专利所提出的将水平定向钻机置于打捞作业船上进行水下穿缆作业的方法不符合沉船打捞的实际需求。

基于此，本发明人提出一种将水平钻机置于水下进行钻进行穿缆作业的思路，通过发明具有在水底实施钻进、转向功能的水平钻机，实现将钻杆按设计要求穿过沉船底部完成导向和钻孔工作，通过钻头前方的挂缆机构，与缆绳连接实现缆绳穿引和回拖工作，完成船底穿缆工作。

实现水平钻机在水底工作，面临以下几个问题：

1、传统的水平定向钻机采用顶驱是式动力头，通常每根钻杆的长度为3米，由于沉船的船身较宽，在船底进行穿进钻孔需要多根钻杆衔接，现有的抱夹式动力头采用顶驱的方式驱动钻杆，因此需要在钻进过程频繁地进行拧卸扣工作及钻杆连接螺纹处润滑脂涂抹工作、更换新钻杆的工作。由于作业空间的限制和作业水面泥沙，使得涂抹润滑脂的工作难以顺利进行甚至混入泥沙，导致拧扣不紧或后续卸扣困难，无法更换新钻杆等困难，钻机在水下作业时，由潜水员在水底更换钻杆非常不便，几乎难以完成，增加了作业的难度和危险系数；