[发明专利]海对海定向钻穿越作业系统及方法

权利要求书

1.一种海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，包括能够浮于水面的入土平台和出土平台，所述入土平台和所述出土平台间隔设置；

所述入土平台装设有定向钻装置、定位锚系统、大抓力锚系统以及第一托架，所述定位锚系统用于为入土平台提供系泊定位，所述大抓力锚用于为所述入土平台提供回拖力；所述第一托架用于为钻杆导向并提供支撑力，所述第一托架一端与所述定向钻装置的输出端连接，另一端插入至海床面，所述第一托架的倾斜角度可调；

所述出土平台装设有第二托架，所述第二托架用于为钻杆导向并提供支撑力，所述第二托架的倾斜角度可调；

钻杆能够在所述定向钻装置的驱动下沿所述第一托架的延伸方向延伸至海床面，并按照预设轨迹定向钻进打孔，并能够沿所述第二托架延伸方向延伸以回收至所述出土平台；

所述第一托架为J形结构，以使得钻杆在所述定向钻装置输出端的输出角度大于插入至海床面的角度；

所述第一托架的两侧分别设置有定位锚，所述定位锚用于定位所述第一托架。

2.根据权利要求1所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，所述第一托架的倾斜角度能够通过压载水调节装置进行调节；

所述压载水调节装置包括调节器、水箱、液压阀和液压泵，所述水箱一端设有通水口，所述液压阀安装于所述通水口，所述液压阀的控制端与所述调节器信号连接，所述液压泵与所述水箱连接以能够实现所述水箱吸水、排水，所述液压泵的控制端与所述调节器信号连接，所述水箱装设于第一托架主体框架的内部空舱结构。

3.根据权利要求2所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，所述第一托架和所述第二托架结构均包括导向机构，所述导向机构包括若干个沿托架长度方向依次排列的托辊辊轮组，所述托辊辊轮组包括呈预设角度设置的两个托辊辊轮；

所述第一托架包括限位机构，所述限位机构可开合地装设于所述导向机构的上方，所述限位机构与同组中两个所述托辊辊轮之间形成钻杆通道，所述限位机构用于对所述钻杆进行限位。

4.根据权利要求3所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，该系统还包括控制器，所述控制器分别通过通信链路与所述定向钻装置、所述调节器和所述限位机构连接，所述控制器能够控制所述限位机构的打开或关闭以调整所述钻杆通道的大小。

5.根据权利要求1所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，所述第二托架的长度小于所述第一托架的长度。

6.根据权利要求1所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，所述出土平台还装设有辅助钻机，所述辅助钻机用于接续钻杆以使钻杆上连接的扩孔器进行扩孔加工。

7.根据权利要求1所述的海对海定向钻穿越作业系统，其特征在于，所述第一托架末端安装有泥浆泵，所述泥浆泵的管路沿第一托架长度方向与所述入土平台上的泥浆处理系统连接，用于将入土点返回的泥浆回收至泥浆处理系统进行二次处理，并循环利用。

8.一种海对海定向钻穿越作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，施工准备，确定入土驳船和出土驳船的位置，对入土驳船和出土驳船进行抛锚定位，在入土驳船周向布置多点定位锚系统并将船艉方向朝向出土驳船，在船艏方向抛射大抓力锚；

步骤S200，安装第一托架和第二托架，关闭第一托架上的钻杆限位机构，将第一托架一端与入土驳船船艉铰接，另一端插入至入土端海床面，将所述第二托架一端与出土驳船连接；分别调整所述第一托架和所述第二托架相对于海床面的角度并抛锚定位；设置第一托架为J形结构，以使得钻杆从入土驳船上的定向钻装置输出后，先保持同样角度，接近海床时，逐步变为较小一些的入土角度；在托架两侧布置第一托架定位锚；

步骤S300，定向钻装置驱动钻杆沿第一托架的延伸方向延伸至入土端海床面，启动钻机装置并按照预设轨迹驱动钻杆钻进打孔，直至钻杆从出土端出土形成钻孔并沿第二托架回收至出土驳船；

步骤S400，打开第一托架的钻杆限位机构，在钻杆钻头上安装扩孔器，通过控制入土驳船上的定向钻装置驱动回收钻杆，出土驳船上的辅助钻机配合进行多级扩孔，直至扩孔完毕；

步骤S500，撤离出土驳船和第二托架，将出土端的钻杆与海底管道连接，钻杆带动海底管道进入至钻孔内进行管道回拖；

步骤S600，钻杆带动海底管道从入土点出土，并沿第一托架延伸直至海底管道的两端均位于海底通道外部，撤离入土驳船和第一托架，海底管道弃置在海床上指定位置，完成管道回拖。