分体式海洋沉积物深孔钻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水下钻探技术领域,涉及一种分体式海洋沉积物深孔钻机。
【背景技术】
[0002]在勘探开发天然气水合物的各种技术手段中，通常需要对数十米到上百'米的沉积物进彳丁钻探驭芯，钻探是最直fe的技术手段。目Ifrf内的海底取样钻机，适用的海水深度一般不超过100m,且取样只有几十米。由于船只会受到海流和风浪的影响,完成取样后用船上的卷扬机起拔，经常会拉弯岩心管,取不1:来海底沉积物样品。对于200米深水钻机,钻机钻进结束后,钻杆内充满了样品，此时重量大大超过钻机整体系统钻进前的重量；另外往上拉的过程中受到水的阻力，大大超过科考船的光电复合缆的承载能力，从而限制了深水钻机il'J钻彳朱深度.和耳乂样能力。
[0003]为了提高钻机钻探深度和取出更多的样品，可按照“整体下放,分段上提”的思路提出技术方案:U)在钻机系统下放钻机主体、承重框架、已经放在钻杆仓内的空钻杆整体下放；(:2 )在钻机钻进结束后，先把钻机提升至船上，再把承重框架及装满样品的钻杆提升至船上。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术的不足,提供一种分体式海洋沉积物深孔钻机,该分体式海洋沉积物深孔钻机可对海底最深200ηι的沉积物进行取样。
[0005]本实用新型包括光电复合缆承重头、弹簧滑块、钻机主体、承重框架、十字形二次起吊支架、导向轮、零浮力牵引缆、牵引缆张紧系统、限位块、钻杆仓、配重仓、牵引缆张紧系统仓和牵引头；所述承重框架的两侧对称分布两个弹簧滑块,并对称开设两个第一连接孔；所述的十字形二次起吊支架支撑在承重框架底部，并与承重框架的侧部构成滑动副；十字形二次起吊支架的侧面对称幵设两个第二连接孔；钻机主体顶部液压缸伸出的活塞杆进入承重框架的第一连接孔内，实现钻机主体与承重框架的固定连接；钻机主体底部液压缸伸出的活塞杆进入十字形二次起吊支架的第二连接孔内，实现钻机主体与十字形二次起吊支架的固定连接；所述的钻机主体起吊完成后，牵引头用于起吊十字形二次起吊支架和承重框架；所述的牵引头由牵引头连接圆盖、U形环、牵引头主体和销组成；所述的U形环固定在牵引头连接圆盖下方；所述的销固定在牵引头主体的销孔中，并与U形环构成转动副；牵引头主体的重心与销的中心重合。
[0006]所述的弹簧滑块设置在承重框架上部；弹簧滑块包括弹簧和滑块；所述弹簧的一端与滑块连接,另一端与承重框架连接；所述的滑块限制十字形二次起吊支架向下滑动。
[0007]所述的钻机主体包括钻进系统和机械手；所述光电复合缆承重头的下端与钻机主体固定，船体通过光电复合缆与钻机主体信号连接。
[0008]所述的承重框架是一个空心框架，内部放置十字形二次起吊支架和连接钻机主体，其四周分别设置了对称布置且重量相等的两个钻杆仓、对称布置?重量相等的配重仓和牵引缆张紧系统仓。
[0009]所述的十字形二次起吊支架与固定在承重框架内的导向柱构成滑动副；所述的限位块固定在承重框架顶部，限制十字形二次起吊支架向上滑动；所述十字形二次起吊支架的顶部和限位块的底部均设有压力传感器，压力传感器与船体信号连接。
[0010]所述的导向轮把牵引缆张紧系统引出的零浮力牵引缆导向到十字形二次起吊支架中心孔内，并与钻机主体连接O
[0011]所述的牵引缆张紧系统包括蓄电池、电机、减速机构、转轮缆系列和张紧机构；电机与船体信号连接；所述的蓄电池给电机供电，电机经减速机构驱动转轮，排缆系列和张紧机构张紧零浮力牵引缆；零浮力牵引缆被钻机主体上拉状态下，电机发电并将电能存储于蓄电池》
[0012]所述的钴杆仓在钻机取样前放置空的钻杆，在钻机取样后放置装满样品的钻杆；所述的牵引缆张紧系统仓放置牵引缆张紧系统和零浮力牵引缆，配重仓是配重放置仓；所述的配重仓和牵引缆张紧系统仓保持整个钻机系统平衡。
[0013]所述的牵引头下放捋,牵引头连接圆盖与光电复合缆承重头固定,牵引头主体的一端与零浮力牵引缆固定；牵引缆张紧系统将零浮力牵引缆、牵弓丨头和光电复合缆承重头一起牵引至十字形二次起吊支架的中心孔内。
LO014] 本实用新型的有益效果:
[0015]1、本实用新型下放时,钻机主体、承重框架、放在钻杆仓内的空钻杆整体下放；在钻机钻进结束后,先把钻机提升至船上，再把承重框架及装满样品的钻杆提分至船上。
[0016]2、具有轻微张紧功能的牵引缆张紧系统能把牵引头及光电复合缆承重头一起牵弓丨至十字形二次起吊支架的中心孔内。
[0017]3、牵引头设计:如果没有牵引绳拉力,牵引头主体以销为中心保持水平,如果存在牵弓丨绳拉力,牵弓丨头主体N下并保持垂直状态。
[0018]4、本实用新型能在深海工作,可对海底200m深的沉积物取芯，所采用的“整体T放，分段1:提”方法克服了缆绳承载能力不足和海底取样深度较浅的问题，能取出更多的海洋沉积物》
[0019]5、本实用新型适合于各类软岩层的钻探取芯jn沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0021 ]图2为图1的A-O-B剖视图；
[0022]图3为本实用新型的钻机主体起吊后的结构示意图；
[0023]图4为本实用新型二次起吊时牵引头与十字形二次起吊支架装配前的示意图；
[0024]图5为本实用新型二次起吊时牵引头与十字形二次起吊支架装配后的示意图；
[0025]图6-1为本实用新型中十字形二次起吊支架的剖视图；
L0026]图6-2为本买用新型屮十子形—次起吊叉架的结构不意图;
[0027]图7H_为本实用新型中牵弓丨头的结构示意图；
[0028]图7-2为图7-1的左视图；
[0029]图7-3为图7-1的C-C剖视图；
[0030]图8-1为本实用新型的牵引头被牵引至十字形二次起吊支架中心孔前的示意图；
[0031]图8-2为本实用新型的牵引头被牵引至十字形二次起吊支架中心孔且牵引头连接圆盖贴紧十字形二次起吊支架的示意图；
[0032]图8-3为本实用新型的牵引头被牵引至十字形二次起吊支架中心孔后牵引头主体保持水平的示意图；
[0033]图8-4为本实用新型的牵引头被牵引至十字形二次起吊支架中心孔后牵引头主体贴紧十字形二次起吊支架的示意图。
[0034]图中光电复合缆承重头,2、弹簧滑块，3、钻机主体,4、承重框架，5、十字形二次起吊支架,6、导向轮,7、零浮力牵引缆牵引缆张紧系统,9、导向柱,10,限位块，11、第一连接孔，12、钻杆仓，13、配重仓，14、牵引缆张紧系统仓15、第二连接孔，16、牵引头，17、牵引头连接圆盖，18、U形环，19、牵引头主体,20、销。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0036]如图1、图2、图6-1、图6-2、图7-1、图7-2和图7-3所示，分体式海洋沉积物深孔钻机，包括光电复合缆承重头〗_、弹簧滑块2、钻机主体3、承重框架4、十字形二次起吊支架5、导向轮6,零浮力牵引缆7、牵引缆张紧系统8、导向柱9,隈位块丨0、钴杆仓]_2、配重仓13、牵引缆张紧系统仓14和牵引头16 ;承重框架4的两侧对称分布两个弹簧滑块2,并对称开设两个第一连接孔11 ;十字形二次起吊支架5支撑在承重框架4底部,并与承重框架4的侧部构成滑动副Γ卜字形二次起吊支架5的侧面对称开设两个第二连接孔15 ;钻机主体3顶部敌?缸伸出的活塞彳T进入承I[框架的第一连接孔内买现钻机.主体3与承重框架的固定连接；钴机主体3底部液压缸伸出的活塞杆进入十字形二次起吊支架的第二连接孔内，实现钻机主体3与十字形二次起吊支架的固定连接；钻机主体3起吊完成后,牵引头16用于起吊十字形二次起吊支架和承重框架；牵引头16由牵引头连接圆盖L7、U形环18、牵引头主体19和销20组成；U形环18固定在牵弓丨头连接圆盖17下方；销20固定在牵引头主体19的销孔中，并与U形环18构成转动副。
[0037]光电复合缆承重头I的下端与钻机主体3固定；光电复合缆承重头I采用现有技术，如专利号为201410168230.9的专利。
[0038]如圈3所弹簧滑块2设置在承重框架4上部。光电复合缆承重头起吊钻机主体和十字形二次起吊支架5过程中，当十字形二次起吊支架接触到限位块10时，弹簧滑块2的滑块在弹簧作用下弹出，并限制十字形二次起吊支架向下滑动。
[0039]钻机王体3包括钻进系统和机械手，买现钻杆卜钻和起钻功能。
[0040]承重框架是一个空心框架，内部可以依次放置十字形二次起吊支架和连接钻机主体，其四周分别设置了对称布置且重量相等的两个钴杆仓12、对称布置且重量相等的配重仓13和牵引缆张紧系统仓14,从而保证承重框架起吊平衡；整体钻机系统下放及工作时，十字形二次起吊支架放置在承重框架下部，其上方放置钻机主体；深海钻进结束，钻机主体起吊前，船上通过光电复合缆给钻机主体信号,收回钻机主体顶部液压缸的活塞杆，钻机主体与承重框架脱离,钻机起吊。
[0041]图2、3、6H_和6-2所示,十字形二次起吊支架在整体钻机系统下放