新型轻便海底取样钻机可行性探讨.pdf

总第77期 西部探矿工程 seriesNo．77 WEST—CH眦～D(PIoRATl0NENGlNEERING 2002 2002年第4期 July 文章编号：1004—5716(2002)04—94—02 新型轻便海底取样钻机可行性探讨 赵建康1，彭新明2 (1．吉林大学建设工程学院，吉林长春130026；2．北京市工程地质勘察院，北京100037) 摘要：提出了利用涡轮加压和循环的海底钻进方式，为海底钻机的设计提供了一条新思路。对拟设计的新型海底取 样钻机的结构和工作原理进行了详细的描述，并对其可行性进行了讨论，该钻机的结构设计合理、新颖，工作原理切实 可行，造价便宜，值得讨论和深入研究。 关键词：海底取样；钻机 众所周知，海底蕴藏着极为丰富矿产资源，在陆地矿产资源 日益枯竭的今天，海洋越来越成为人们关注的领域。我国的海洋 国土面积达320X104km2，大陆海岸线北起辽宁鸭绿江口，南至 广西广伦河口，长达18400km。面积在500m2以上的岛屿有 6536个，海岛岸线达14247km，总面积有8×104kmz。因此，勘 探和开发这片蓝色国土的工作最是十分巨大的。我国在海底取 样技术领域取得了一定的成绩，已研制出回转式和振动式全自 动海底取样钻机，另外，冲击式海底取样钻机也在研制中。总体 上说，现有的海底勘探取样技术方法仍比较单一，取样质量较差， 取样成本高，尤其是海底中硬地层I而钻探船钻进取样成本高、效 率低，致使我国海洋基础调查评价程度很低，正规海域综合调查 几乎空白，难以满足海洋资源、海底工程及码头建设、海防建设、 综合科学研究及海洋环境保护的需要。为此，研制新型高效、轻 便、低成本的海底取样钻机迫在眉睫，本设计也是基于上述观点 而进行的，该型钻机设计使用地层为中硬或中硬以上。 圈I海底取样钻机示意圈 l钻机的总体结构布局(如图1所示) l——导向支架；2一导向横梁；3一液压缸及电源开关； (1)配套用钻具采用薄壁金刚石钻具，配单动双管岩心管， 4——触碰开关；5——控制盒，6—底盘；7—液压支腿，8——钻具I 这样使钻压降低，保证岩心采取率和岩心质量。 9——动力机I 10一液压泵；11——转盘，12——螺旋浆(涡轮) (2)钻机整体设计： 底盘设计：采用三根液压支腿支撑，通过钻机上面的控制盒 的作用，一是利用旋转产生的推力给岩心管加压，完成给进任务； 控制支腿的伸出，从而完成底盘的自动调平； 另一个作用是利用螺旋桨(涡轮)产生的抽吸作用形成反循环，完 回转系统：采用转盘式。利用转盘式回转系统，结构可以更 成岩屑的排除。 为简单，该转盘所用电机传动轴是中空的，岩心管直接从中心通 设计钻头直径59ram，岩心管长度500mm。 过，最大限度地省掉了传动件； 2工作原理 给进系统：利用岩心管上端的螺旋桨(涡轮)； 2．1钻机工作原理I如圈l所示) 循环系统：利用岩心管上端的螺旋桨(涡轮)； 钻机沉到海底后，接通电源，控制盒根据底盘的倾斜程度自 从设计方面考虑，岩心管上端的螺旋浆(涡轮)起着两个重要 动调整液压支腿的高度，直至底盘达到水平状态。 m嘲吨Me§ConstructionAIm暗tl Eqmrmmts oftrenehless abroadare