一種海底鉆探基盤的制作方法
【專利摘要】本技術(shù)涉及一種海底鉆探基盤，是一種在下放、安放時能自動保持鉆探孔軸線豎直狀態(tài)的深海海底鉆探基盤；包括設(shè)置有鉆探孔的基盤體，設(shè)置在基盤體下的支柱，設(shè)置在基盤體上的起吊裝置；至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔的外側(cè)，支柱軸線平行于鉆探孔軸線；起吊裝置包括鋼絲繩、兩個起吊滑輪和至少一個導(dǎo)向滑輪；起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪皆為位于鉆探孔外側(cè)的定滑輪，外側(cè)的兩個起吊滑輪軸線皆與以鉆探孔軸線為軸線的圓柱面正交，導(dǎo)向滑輪軸線與鉆探孔軸線平行，鋼絲繩穿過起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線與鉆探孔軸線共面；鋼絲繩兩端起吊海底鉆探基盤時，海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔軸線上。
【專利說明】一種海底鉆探基盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及一種海底鉆探基盤，是一種在下放、安放時能自動保持鉆探孔軸線豎直狀態(tài)的深海海底鉆探基盤。

【背景技術(shù)】
[0002]由于海洋資源開發(fā)的需要，要求對深海(300米至3000米)海底(在海底坡度小于25。時)進(jìn)行鉆探。鉆探前須將一個鉆探基盤下放到海底，通過鉆探基盤鉆探孔部位進(jìn)行鉆探作業(yè)。下放過程中尤其是安放時，不易保持鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)，由于起吊裝置的缺陷，對于鉆探作業(yè)也會帶來干擾；因水太深，人員無法下潛到海底直接完成下放作業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本技術(shù)的目的是提供一種在下放時尤其是在安放時能保持鉆探孔軸線豎直狀態(tài)、對于鉆探作業(yè)無干擾的的海底鉆探基盤。
[0004]本技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]這種海底鉆探基盤，包括設(shè)置有鉆探孔的基盤體，設(shè)置在基盤體下的支柱，設(shè)置在基盤體上的起吊裝置；至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔的外側(cè)，支柱軸線平行于鉆探孔軸線；起吊裝置包括鋼絲繩、兩個起吊滑輪和至少一個導(dǎo)向滑輪；起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪皆為位于鉆探孔外側(cè)的定滑輪，外側(cè)的兩個起吊滑輪軸線皆與鉆探孔軸線垂直，導(dǎo)向滑輪軸線與鉆探孔軸線平行，鋼絲繩穿過起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線與鉆探孔軸線共面；鋼絲繩兩端起吊海底鉆探基盤時，海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔軸線上。
[0006]本技術(shù)的有益效果是；
[0007]用鋼絲繩通過兩只定滑輪進(jìn)行起吊，鋼絲繩投影位于鉆探孔的外側(cè)，不會對鉆探作業(yè)造成干擾。
[0008]海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔軸線上，遠(yuǎn)低于兩起吊點，基盤在兩個相同拉力的作用下始終自動保持鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)。
[0009]采用可伸縮的支柱，安放時，自動調(diào)整各支柱的長度與海底地形相適應(yīng)，以保證鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)。
[0010]該海底鉆探基盤在下放時，兩起吊繩對于海底鉆探基盤的力矩不一定相等，易于受到洋流等的影響；該海底鉆探基盤在使用時，會遇到由于各支柱相對于鉆探孔軸線的力臂大小不一、各支柱下端與海底接觸不可靠，進(jìn)而帶來海底鉆探基盤安放后不易保持所希望的狀態(tài)；調(diào)整各支柱的長度難度較大等問題，需要對該海底鉆探基盤進(jìn)行改進(jìn)。
[0011 ] 改進(jìn)之一,是對鋼絲繩起吊點的改進(jìn):
[0012]鋼絲繩穿過起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線到鉆探孔軸線的距離相等。使豎直部分的鋼絲繩投影位于兩對稱點，兩起吊繩對于海底鉆探基盤的力矩相坐寸O
[0013]改進(jìn)之二，是對支柱在基盤體上的設(shè)置位置及支柱的結(jié)構(gòu)的改進(jìn):
[0014]至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔的外側(cè)是，支柱均布在以鉆探孔軸線上的點為圓心且與鉆探孔軸線垂直的圓周上。這種改進(jìn)，使海底鉆探基盤在使用時，各支柱相對于鉆探孔軸線的力臂相等，提高穩(wěn)定性。
[0015]支柱為相同的柱塞缸；柱塞缸的進(jìn)出油口相通；柱塞缸柱塞的外端呈錐形或楔形。這些改進(jìn)，進(jìn)出油口相通的柱塞缸構(gòu)成一個空間液壓彈簧，若柱塞缸柱塞受力較大(即柱塞與海底較高位置接觸)，柱塞回縮，液壓油排向受力較小或不受力的柱塞缸，使相應(yīng)柱塞缸的柱塞外伸，以自動適應(yīng)高低起伏的海底地形，保持鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)；使用外端呈錐形或楔形的柱塞缸的柱塞，克服淤泥對于柱塞的阻力，使柱塞易于插入海底，與海底可罪接觸，提聞穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是這種海底鉆探基盤的主視圖
[0017]圖2是這種海底鉆探基盤的左視圖
[0018]圖3是這種海底鉆探基盤處于平衡狀態(tài)的受力分析圖
[0019]圖4是這種海底鉆探基盤受到外力作用而左高右低狀態(tài)的受力分析圖
[0020]圖5是這種海底鉆探基盤受到外力作用而右高左低狀態(tài)的受力分析圖

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對本技術(shù)作具體說明:
[0022]參見圖1、圖2所不的海底鉆探基盤,這種海底鉆探基盤王要由基盤體1、支柱和起吊裝置組成。
[0023]這種海底鉆探基盤，包括設(shè)置有鉆探孔的基盤體1，設(shè)置在基盤體I下的支柱，設(shè)置在基盤體I上的起吊裝置，；至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔10的外側(cè)，支柱軸線平行于鉆探孔10軸線；起吊裝置包括鋼絲繩、兩個起吊滑輪6和至少一個導(dǎo)向滑輪9 ;起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9皆為位于鉆探孔10外側(cè)的定滑輪，外側(cè)的兩個起吊滑輪6軸線皆與以鉆探孔10的軸線為軸線的圓柱面正交，導(dǎo)向滑輪9軸線與鉆探孔10軸線平行，鋼絲繩穿過起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線與鉆探孔10軸線共面；鋼絲繩兩端起吊海底鉆探基盤時，海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔10軸線上。
[0024]事實上:
[0025]基盤體I內(nèi)開設(shè)有鉆探孔10，基盤體I是一個以鉆探孔10的軸線為軸線、兩端面與其軸線垂直的圓柱體。
[0026]支柱設(shè)置在基盤體I的下面，支柱的數(shù)量至少為三個，一般選取六個(圖示為六個，呈正六邊形分布)。支柱的具體結(jié)構(gòu)采用相同的柱塞缸；單個的柱塞缸在基盤體I上的設(shè)置方式為:柱塞缸缸體3固定在基盤體I內(nèi)，缸體3軸線與鉆探孔10軸線平行，柱塞4移動設(shè)置在缸體3內(nèi)；多個柱塞缸在基盤體I上的部置方式為:柱塞缸均布在以鉆探孔10軸線上的點為圓心且與鉆探孔10軸線垂直的圓周上；柱塞缸相對于基盤體I上表面的高度相同；多個柱塞缸的進(jìn)出油口 2通過密閉的環(huán)形連通管5依次相通，環(huán)形連通管5設(shè)置在鉆探孔10的外側(cè)；柱塞4的外端呈錐形或楔形。
[0027]起吊裝置包括鋼絲繩、兩個起吊滑輪6和至少一個導(dǎo)向滑輪9 (圖中所示為一個)；起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9皆為位于鉆探孔10外側(cè)的定滑輪；外側(cè)的兩個起吊滑輪6軸線皆與以鉆探孔10軸線為軸線的圓柱面正交，導(dǎo)向滑輪9軸線與鉆探孔10軸線平行；鋼絲繩穿過起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9起吊時，豎直部分為起吊繩7，導(dǎo)向滑輪9與起吊滑輪6之間的部分為導(dǎo)向繩8，此時起吊繩7的軸線與鉆探孔10軸線共面，起吊繩7的軸線到鉆探孔10軸線的距離相等。也就是說，鋼絲繩穿過起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9起吊時，起吊繩7在基盤體I上的投影相對于鉆探孔10的直徑軸對稱。鋼絲繩穿過起吊滑輪6和導(dǎo)向滑輪9起吊時，導(dǎo)向繩8遠(yuǎn)離鉆探孔10。
[0028]鋼絲繩兩端起吊海底鉆探基盤時，海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔10軸線上。根據(jù)圖示，事實上，鉆探基盤的重心位于基盤體I上表面的下方。
[0029]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明這種下放、安放海底鉆探基盤時，自動保持鉆探孔軸線豎直的原理、方法。
[0030]參見圖3所示，鉆探孔軸線豎直即海底鉆探基盤處于平衡狀態(tài)時，F(xiàn)為起吊繩對于海底鉆探基盤的拉力，C是海底鉆探基盤的重心，G是海底鉆探基盤受:的重力。則:
[0031]M=F * L * Cona-F * L * Con a
[0032]=F * AD-F * DB
[0033]=0
[0034]參見圖4所示，海底鉆探基盤受到外力作用而左高右低時，則:
[0035]M= F * L * Con ( a + β ) -F * L * Con ( a - β )
[0036]=F * AE-F * GB
[0037]< 0
[0038]海底鉆探基盤受逆時針回轉(zhuǎn)力矩作用，將回轉(zhuǎn)到平衡狀態(tài)。
[0039]參見圖5所示，海底鉆探基盤受到外力作用而右高左低時，則:
[0040]M= F * L * Con( α -β )- F * L * Con( a + β )
[0041]=F * A1-F * HB
[0042]> 0
[0043]海底鉆探基盤受順時針回轉(zhuǎn)力矩作用，將回轉(zhuǎn)到平衡狀態(tài)。
[0044]下放時，采用單根6500米無纏繞鋼絲繩，鋼絲繩兩兩端繞在兩個分別獨(dú)立的卷筒上，兩臺絞車可以同時工作，也可以獨(dú)立工作，互為備用，在滿足3000米深度鉆探作業(yè)要求的同時，也提高安全可靠性。
[0045]在安放過程中，柱塞缸初始狀態(tài)為六只柱塞各伸出一半。當(dāng)海底鉆探基盤降放至柱塞剛接觸到海底時，最先接觸海底的柱塞插入海底，因受力而向內(nèi)回縮，液壓油通過連通管流向未受力或受力較小的柱塞缸，使其柱塞外伸；隨著海底鉆探基盤逐漸下沉，海底鉆探基盤的六只柱塞始終承受著相等的力；盡管海底起伏不平，但基盤海底鉆探始終是水平地緩緩坐底，即保持鉆探孔軸線豎直。
[0046]本技術(shù)的有益效果是:
[0047]用鋼絲繩通過兩只定滑輪進(jìn)行起吊，鋼絲繩投影位于鉆探孔的外側(cè)，導(dǎo)向繩遠(yuǎn)離鉆探孔，環(huán)形連通管也設(shè)置在鉆探孔的外側(cè)，不會對鉆探作業(yè)造成干擾。
[0048]海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔軸線上、兩起吊點的下方，基盤在兩個相同拉力的作用下始終自動保持鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)。
[0049]采用可伸縮的支柱，安放時，自動調(diào)整各支柱的長度與海底地形相適應(yīng)，以保證鉆探孔軸線處于豎直狀態(tài)。
[0050]采用兩臺分別獨(dú)立的絞車，互為備用，提高安全可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種海底鉆探基盤，包括設(shè)置有鉆探孔的基盤體，設(shè)置在基盤體下的支柱，設(shè)置在基盤體上的起吊裝置，其特征是，至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔的外側(cè)，支柱軸線平行于鉆探孔軸線；起吊裝置包括鋼絲繩、兩個起吊滑輪和至少一個導(dǎo)向滑輪；起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪皆為位于鉆探孔外側(cè)的定滑輪，外側(cè)的兩個起吊滑輪軸線皆與鉆探孔軸線垂直，導(dǎo)向滑輪軸線與鉆探孔軸線平行，鋼絲繩穿過起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線與鉆探孔軸線共面；鋼絲繩兩端起吊海底鉆探基盤時，海底鉆探基盤的重心位于鉆探孔軸線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底鉆探基盤，其特征是，鋼絲繩穿過起吊滑輪和導(dǎo)向滑輪起吊時，鋼絲繩豎直部分的軸線到鉆探孔軸線的距離相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底鉆探基盤，其特征是，至少三個可伸縮的支柱分布在鉆探孔的外側(cè)是，支柱均布在以鉆探孔軸線上的點為圓心且與鉆探孔軸線垂直的圓周上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底鉆探基盤,其特征是,支柱為相同的柱塞缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底鉆探基盤，其特征是，柱塞缸的進(jìn)出油口相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底鉆探基盤，其特征是，柱塞缸柱塞的外端呈錐形。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底鉆探基盤，其特征是，柱塞缸柱塞的外端呈楔形。
【文檔編號】E21B41/08GK203856450SQ201420201481
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】丁汝森, 劉強(qiáng), 糜翔, 許愛軍 申請人:南京航海儀器二廠有限公司