專利名稱：單側懸臂式水上勘探平臺系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水上工程地質勘探輔助系統，具體說是一種單側懸臂式水上
勘探平臺系統。
背景技術：
目前水上工程地質勘探所需的平臺系統存在以下缺陷1)由于受作業區域地況、 地貌、風浪、潮流等自然條件影響，因此，對船舶穩性要求較高，使用一般的勘探平臺無法滿 足作業條件；2)水上勘探孔具有一定深度，有效作業時間相對較短，鉆機類型、鉆桿起落速 度、泥漿循環等已形成一套工藝流程，單臺鉆機難以滿足水上深孔勘探鉆進的需求；3)鉆 塔的有效高度直接影響鉆進速度和質量，若偏高，船舶穩性差，易搖擺；若偏低，鉆塔不能承 受鉆桿、套管立根及提引力的作用，且影響上下提鉆的速度；4)水上勘探時，泥漿稀釋快， 難以循環回收，易造成水上環境污染；5)若采用類似海上石油開采使用的平臺系統，所需 設備、人員等投入非常龐大，勘察費用昂貴，一般工程勘察工作無法接受的。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種簡易、低成本勘探平臺系統，用于水下
勘探巖土取芯、取樣、原位測試，使得各類環境條件下，勘探工作得以進行。 本實用新型采用以下技術方案 —種單側懸臂式水上勘探平臺系統，包括工作船，所述工作船上設多個錨機；單 側懸臂勘探平臺，在工作船甲板上至少設兩根型鋼，有多根支架橫跨設于型鋼之上，且伸出 船體一側，在支架上鋪設地板和槽鋼，其中槽鋼位置與型鋼相對應，槽鋼通過支架與型鋼固 定連接，支架和地板伸出船體的部分為工作區懸臂側；鉆塔，設于單側懸臂勘探平臺上；設 備，設于勘探平臺上，包括位于工作區懸臂側內的鉆機和位于船體上的泥漿泵。本實用新型 簡易、低成本，用于水下勘探巖土取芯、取樣、原位測試，使得各類環境條件下，勘探工作得 以進行。 優選地，所述型鋼是工字鋼，有多個螺栓依次通過槽鋼的凹槽部分、支架，與工字 鋼連接。 優選地，所述支架為木方，所述地板為木質地板。 優選地，所述工作區懸臂側上設有木方做的防護欄桿。 進一步地，所述鉆塔為三角鉆塔，包括左、中、右支承腳，其中左、右支承腳長度相 等，各支承腳頂端通過天心螺栓連接，底部通過三個萬向底座與地板、木方固定，各支承腳 之間還通過加固橫梁兩兩連接。 優選地，所述加固橫梁有上下兩組，還有一個二平臺與上組加固橫梁連接，中支承 梁上設多個踏板。 進一步地，還包括泥槳回收系統，所述泥槳泵通過高壓導管與鉆桿一端連接，鉆桿 另一端為鉆頭；鉆桿外設套管，套管一端連同鉆頭鉆入地層，另一端設有旁通套管接頭，該接頭通過軟管與泥漿池連接，泥漿池連接泥漿泵，形成泥漿循環回路；所述泥漿池內設過濾 網。 優選地，所述泥槳池設于船艙內，所述過濾網有粗泥槳過濾網、細泥槳過濾網兩層。 進一步地，所述設備還包括兩臺多級變速巻揚機，所述鉆機為主動力XY型鉆機。 優選地，所述工作船為單體自航平底工程船舶。 本實用新型具有以下有益效果 (1)整個勘探平臺系統模塊化設計，標準化結構，成本低，且各零件間螺栓連接，拆 卸簡便。 (2)根據氣候、水深、鉆孔深度等需求，選用單體自航平底工程船舶，配備一定數量 的錨機，適應不同水深工程地質勘探。 (3)設計合理的鉆塔垂直有效高度，這樣可以在上下鉆具時節省接、卸鉆桿的時 間。鉆塔支承腳選用中空輕質高強度鋼，結構合理且穩固。 (4)雙臺多級變速巻揚機，最大提升速度達到l米/秒，輪流上下提引，達到不間斷 提卸鉆桿目的，從而減少非鉆進時間；而且雙臺巻揚機加上主動力XY型鉆機，在處理鉆孔 卡鉆時大大提高了起重能力，從而增加了水上勘探的安全性。 (5)實現了泥漿回收循環使用。加工相應的旁通套管接頭、雙重濾網、回收池，泥漿 循環使用，節約了資源，減少了對環境的污染。
圖1為本實用新型所涉及的勘探平臺系統的結構示意圖。 圖2為泥漿回收系統的示意圖。
具體實施方式參見圖l，勘探平臺系統包括工作船，在船體15艏艉裝有錨機16，用于水上拋錨定 位。根據氣候、水深、鉆孔深度等需求，選用合適單體自航平底工程船舶，配有4 6只鐵錨 及相配套的電動液壓錨機16，使之適應工程地質勘探。定位時4錨呈交叉分布，6錨呈米字 形分布，與單體自航平底工程船連接。 在工作船船體15上搭建勘探平臺。在主甲板上平行設置兩根工字鋼14，跨距根據 船寬而定。工字鋼14與船體15焊接(剛性)連接。兩根工字鋼14上橫跨設若干根木方 1。在木方1上，對應于工字鋼14的位置布設兩根槽鋼13，多個螺栓12從上往下穿過槽鋼 13、木方1、工字鋼14，通過螺帽固定在工字鋼14的凹槽內，由此固定木方1。由圖可知，木 方1是勘探作業平臺的肋骨基礎，木方1伸出船體15 —側而形成一個單側懸臂平臺，木方 1和地板2伸出船體15的部分為工作區懸臂側8，在木方1上鋪設厚度大于50mm的木質地 板2，地板2上還將安裝三角鉆塔、鉆探設備等。采用矩形木方作為防護欄桿3，在超出船體 15的地板2上開出一個圓孔29作為鉆探孔鉆進位置，安放套管26。鉆機19把鉆桿25沿 著套管26鉆入土層中。 單側懸臂勘探平臺上設三角鉆塔，具體說是鉆塔垂直重心點在工作區懸臂側8的 圓孔29上，三角鉆塔包括萬向底座20和三根支承腳。由三個萬向底座20作為鉆塔的支撐基點，在地板2上形成等腰三角形，同樣用螺栓穿過萬向底座20、地板2、與木方1固定。三 根支承腳分別是左、右支承腳5、7和中支承腳6，中支承腳6略短于左、右支承腳，頂部通過 天心螺栓4連接。三角鉆塔上還有加固橫梁ll作為加固件，見圖l，在鉆塔設上下兩組加固 橫梁11，各組支承梁之間、加固橫梁11與鉆塔之間都是螺栓固定和連接。在上組加固橫梁 上還設有二平臺9，這是為作業人員提供的輔助平臺(因此整個系統為雙平臺結構)，通過 加固橫梁11與三角鉆塔的左、中支承腳6連接。在中支承腳6上設便于工作人員攀爬的踏 板10，采用防滑輕質鋼材設計，嵌入在中支承腳6上，至此，三角高架雙層鉆塔得以完成。 在勘探平臺上設置勘探設備及工具，三角鉆塔下布置套管26、鉆桿25和主鉆機 19，套管26上端固定在三角鉆塔的重心點圓孔29處。由于主鉆機的重心已處于船體15外， 17巻揚機與泥漿泵18必需安裝在船體15內指定的位置上，其中巻揚機17有兩臺，為多級 變速巻揚機。主鉆機單臺，為主動力XY型鉆機19。 本實用新型還設置泥漿回收系統。通過圓孔29設一套管26，鉆桿25連通鉆頭27 穿入其中，泥漿泵18通過高壓導管24與鉆桿25在水上的一端連接。套管26 —端在泥漿 內，另一端連接旁通套管接頭28，見圖2，具體說旁通套管接頭28旋入套管26上端圓孔29 上，一側連接軟管，通過該軟管通到船艙內的泥漿池23。泥漿池23內設雙層過濾網，分別為 粗泥槳過濾網21、細泥槳過濾網22，泥槳池23同時與泥槳泵18連接。 如圖2所示，勘探平臺上的泥漿泵18從泥漿池23吸入泥漿，增壓后通過泥漿高壓 導管24，壓入鉆桿25內，從鉆桿25底部鉆頭27的兩側，即鉆頭27與套管26之間的空隙上 溢，由此起到泥漿護壁作用；泥漿從鉆桿25底部沿套管26內側流回旁通套管接頭28并從 A處溢出，流經軟管通過B處到達泥槳池23，通過兩層粗、細過濾網21、22過濾達到可用標 準，再從C處由泥漿泵18吸收增壓后循環使用。 本實用新型模塊化設計，標準化結構，成本低，且各零件間螺栓連接，拆卸簡便；根 據氣候、水深、鉆孔深度等需求，選用一定噸位的單體自航平底工程船舶，配備一定數量的 錨機，可適應工程地質勘探；設計合理的鉆塔垂直有效高度，這樣可以在上下鉆具時節省 接、卸鉆桿的時間；鉆塔支承腳選用中空輕質高強度鋼，結構合理且穩固。雙臺多級變速巻 揚機，最大提升速度達到1米/秒，輪流上下提弓I ，達到不間斷提卸鉆桿目的，從而減少非鉆 進時間；而且雙臺巻揚機加上主動力XY型鉆機，在處理鉆孔卡鉆時大大提高了起重能力， 從而增加了水上勘探的安全性；實現了泥漿回收循環使用；加工相應的旁通套管接頭、雙 重濾網、回收池，泥漿循環使用，節約了資源，減少了對環境的污染。
權利要求一種單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是包括工作船，所述工作船上設多個錨機(16)；單側懸臂勘探平臺，在工作船甲板上至少設兩根型鋼，有多根支架橫跨設于型鋼之上，且伸出船體(15)一側，在支架上鋪設地板(2)和槽鋼(13)，其中槽鋼(13)位置與型鋼相對應，槽鋼(13)通過支架與型鋼固定連接，支架和地板(2)伸出船體(15)的部分為工作區懸臂側(8)；鉆塔，設于單側懸臂勘探平臺上；設備，設于勘探平臺上，包括位于工作區懸臂側(8)內的鉆機(19)和位于船體(15)上的泥漿泵(18)。
2. 根據權利要求1所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述型鋼是工字 鋼(14)，有多個螺栓(12)依次通過槽鋼(13)的凹槽部分、支架，與工字鋼(14)連接。
3. 根據權利要求2所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述支架為木方(I) ，所述地板(2)為木質地板。
4. 根據權利要求3所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述工作區懸臂 側(8)上設有木方做的防護欄桿(3)。
5. 根據權利要求1所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述鉆塔為三角 鉆塔，包括左、中、右支承腳(5、6、7)，其中左、右支承腳(5、7)長度相等，各支承腳頂端通過 天心螺栓(4)連接，底部通過三個萬向底座(20)與地板(2)、木方(1)固定，各支承腳之間 還通過加固橫梁(11)兩兩連接。
6. 根據權利要求4所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述加固橫梁(II) 有上下兩組，還有一個二平臺(9)與上組加固橫梁連接，中支承腳(6)上設多個踏板 (10)。
7. 根據權利要求1所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是還包括泥漿回收 系統，所述泥漿泵(18)通過高壓導管(24)與鉆桿(25) —端連接，鉆桿(25)另一端為鉆頭 (27);鉆桿(25)外設套管(26)，套管(26) 一端連同鉆頭(27)鉆入地層，另一端設有旁通 套管接頭(28)，該接頭通過軟管與泥漿池(23)連接，泥漿池(23)連接泥漿泵(18)，形成泥 漿循環回路；所述泥漿池(23)內設過濾網(21,22)。
8. 根據權利要求6所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述泥漿池(23) 設于船艙內，所述過濾網有粗泥漿過濾網(21)、細泥漿過濾網(22)兩層。
9. 根據權利要求1所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述設備還包括 兩臺多級變速巻揚機(17)，所述鉆機(19)為主動力XY型鉆機。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的單側懸臂式水上勘探平臺系統，其特征是所述 工作船為單體自航平底工程船舶。
專利摘要本實用新型公開了一種單側懸臂式水上勘探平臺系統，包括工作船，所述工作船上設多個錨機；單側懸臂勘探平臺，在工作船甲板上至少設兩根型鋼，有多根支架橫跨設于型鋼之上，且伸出船體一側，在支架上鋪設地板和槽鋼，其中槽鋼位置與型鋼相對應，槽鋼通過支架與型鋼固定連接，支架和地板伸出船體的部分為工作區懸臂側；鉆塔，設于單側懸臂勘探平臺上；設備，設于勘探平臺上，包括位于工作區懸臂側內的鉆機和位于船體上的泥漿泵。本實用新型簡易、低成本，用于水下勘探巖土取芯、取樣、原位測試，使得各類環境條件下，勘探工作得以進行。
文檔編號B63B35/44GK201484633SQ200920208538
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者劉明建, 成利民, 王如金, 王照明, 胡建平, 董教社, 董淑海, 鄭建朝, 鈕建定, 陳智勇 申請人:中交第三航務工程勘察設計院有限公司;中交三航院勘察工程有限公司