[發明專利]一種海底勘查鉆機

在審

• 申請號: 202011355013.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112267832A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 王清巖;鐘蔚嶺;盛潔;李昊軒;鄭顯赫;李鎧軍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B7/124
• 分類號: E21B7/124;E21B19/14;E21B49/02
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 王楠楠;李曉莉

本發明公開了一種海底勘查鉆機，屬于海洋鉆探技術領域，包括自行底盤、龍門式機架、鉆桿排列運移裝置、排管機、給進機構、動力頭、回轉驅動裝置和夾持擰卸裝置。鉆桿排列運移裝置安裝在自行底盤中央的回轉驅動裝置與龍門式機架上部的安裝法蘭之間，可繞自行底盤中心軸回轉，排管機與鉆桿排列運移裝置配合動作，通過傾角傳感器及回轉編碼器實現角度和位置控制，進行立根的自動運移和排列。動力頭安裝在給進機構的給進滑車上，通過給進機構的鏈傳動裝置加壓鉆進或提升下放鉆具，動力頭可沿給進滑車上的安裝銷軸浮動。該鉆機內部集成液壓傳動系統和電氣控制裝置，可在海底進行完整的自動鉆進工藝流程，并可依靠自行底盤變換孔位。

技術領域

本發明涉及海洋鉆探技術領域，特別是涉及一種海底勘查鉆機。

背景技術

進行海洋資源勘探開發和海洋地質學研究，需要獲取海底沉積物巖石樣品。海底勘查鉆機規避了海浪、風暴等海上不利因素的影響，是一種經濟高效的勘查取樣工具，尤其適合于近?；蛏詈\層大面積取芯和取樣作業。

德國寶峨公司研制的MeBo-200鉆機為可繩索取芯鉆進的多用途鉆機，最大鉆進深度為200m，可作用于海底堅硬巖和沉積物，具備一定的孔內原位探測能力。中國湖南科技大學主持研制的“海?！便@機為繩索取芯式鉆機，可鉆進硬巖或是海底沉積物，最大鉆進深度為90m，具備溫度、土體力學等多項原位CPT探測的功能，實現了可視化自動操縱，可視覺監控巖土體。

MeBo-200鉆機與“海牛”鉆機所采用的鉆桿排列裝置皆類似于專利CN201396091公布的海底自動接桿鉆機用旋轉式鉆桿存儲機構的結構：在圓柱狀排管架的圓周上排布鉆桿，由分布盤定位鉆桿，由帶缺口的圓箍限制傾斜，一油缸驅動曲柄帶動排管架轉動，一油缸驅動兩處定位銷伸縮，兩者回路反向并聯，一處銷作用使曲柄與排管架連接或分離，另一處使得排管架固定。鉆桿攜帶量受分度盤直徑的限制。專利CN207111004U所公布的一種海底深孔鉆機，采用了箱體式環形鉆桿支架，鉆機的鉆桿排列運移裝置分抓桿機構與受桿機構，為X、Y、Z軸三向的絲杠螺母機構，受桿機構用于水平移動鉆具和起夾持作用，該方案所提及的海底勘查鉆機可攜帶較多鉆桿，但鉆桿排列運移裝置復雜，而抓桿機構設置在鉆桿支架的正上方，鉆桿支架正上方的預留空白空間高度需要大于鉆桿的長度，為避免鉆機過高則攜帶的鉆桿或立根較短，因此會增加鉆機輔助作業的時間。

當前，海底勘查鉆機大多不具備在水下自主移動的能力，詳見專利CN208546137U所公布的一種海底勘查鉆機，設計特點在于采用分體式的排管架，將鉆機與排管架分模塊下放至海底；鉆機設置了底行履帶，通過聲吶探測系統定位排管架的位置，鉆機再移動至排管架周圍，通過機械臂抓取鉆桿并完成輔助作業。該鉆機的鉆桿理論攜帶量大，但在多孔位鉆進作業中依舊需要通過輔助母船輔助才能將切換鉆機的鉆進孔位。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種海底勘查鉆機，具有在水下自主移動的能力，安裝了具有回轉自由度的環狀的鉆桿排列運移裝置，并通過排管機、夾持擰卸裝置的配合完成鉆桿的自動處理；鉆機采用PLC控制的電液比例負載敏感液壓系統實現鉆機主要機構的協同動作，自動化程度高，動作邏輯關系科學合理，定位精度高，運行平穩。